纳米氧化镁颗粒和薄膜的制备

纳米氧化镁颗粒和薄膜的制备纳米氧化镁是一种新型高功能精细无机材料,有着不同于本体材料的光、热、电、力学和化学等特殊性能,在电子、催化、陶瓷等领域有广泛的应用。纳米氧化镁常用来做耐火材料、金属陶瓷,在化妆品、油漆、香粉、脂肪分解剂、医药擦光剂等方面亦有广泛的应用。它还可望开发为高温、高腐蚀气体等苛刻条件下的尖端材料;也可用来制作传感材料、雷达波材料、抗菌剂等。由于其如此广泛的应用,所以越来越引起人们的关注。本文采用溶胶凝胶法,以硝酸镁和硬脂酸为原料,在较低温度下制得了结晶良好的纳米氧化镁。并应用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外吸收(FTIR)、X光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等测试技术对纳米氧化镁的结构及表面形貌进行了表征。结果表明:所得凝胶在400℃下热处理后,就可得到结晶良好的氧化镁,形貌呈椭球形,粒径在18nm左右;随着热处理温度的升高,氧化镁纳米颗粒的尺寸不断增大,说明结晶质量不断提高。利用均匀沉淀法,以聚乙二醇为分散剂,硝酸镁为反应前驱体,合成了纳米氧化镁。XRD、FTIR、SEM和XPS测试表明,所制备的氧化镁属立方晶系,颗粒的平均粒径14nm,成絮状聚集在一起,主要是由于在热处理过程中小晶粒相互碰撞,最后聚集成核的缘故。氧化镁是有着NaCl晶体结构的绝缘固体无机材料,呈现较好的化学惰性、电绝缘性、光透明性、高温稳定性和高热传导性,是一种优良的缓冲层材料。由于氧化镁与常用半导体衬底材料Si、电极材料Pt以及铁电和超导材料的晶格常数等关键性质很接近,人们引入氧化镁薄膜作为缓冲层在半导体(主要是Si和GaAs)上制备出了高质量的铁电或超导薄膜。氧化镁薄膜还是一种重要的介电防护材料。MgO膜因为具有良好的抗溅射能力和高的二次电子发射系数,所以已被广泛用在等离子体显示器(PDP)中作为保护膜。本文采用磁控溅射法,通过溅射Mg膜后退火的方法制备了氧化镁薄膜。应用XRD、FTIR、SEM和XPS等测试技术对样品的结构、形貌和组分进行了分析。结果表明,样品在900℃氧化时,结晶程度最好;而且溅射时间对薄膜的取向有很大的影响,溅射40分钟的薄膜,只有(200)和(220)两种取向,而溅射60分钟的薄膜则没有明显的择优取向。利用电泳沉积法在Si(111)衬底上沉积了氧化镁薄膜。XRD、FTIR、XPS、SEM和TEM表明,700℃退火处理后的样品为多晶结构,退火后的薄膜样品由尺寸分布相对均匀的晶粒组成,晶粒大小在1-5μm之间。随着退火温度的升高,MgO的结晶质量不断提高,但表面形貌变化不大。