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1、本科生毕业论文（设计）题 目: 溶胶凝胶法制备氧化铝薄膜及其性能研究 姓 名: 柳 杰 学 院: 工 学 院 专 业: 材料成型及控制工程 班 级: 材控 82 班 学 号: 3338225 指 导教师: 杨和梅 职称: 讲师 2012 年 5 月 2 日南京农业大学教务处制目 录摘要： .1关键词： .1Abstract： .1Key words:.11 绪 论 .11.1 选题背景及意义 .11.2 纳米薄膜的分类 .21.3 纳米薄膜的制备方法 .21.3.1 蒸发冷凝法 .31.3.2 溅射法 .31.3.3 微波法 .31.3.4 分子束外延 .31.3.5 溶胶-凝胶法 .314
2、氧化铝薄膜的国内外研究进展 .415 本课题研究的主要内容 .52 氧化铝薄膜的制备 .52.1 溶胶-凝胶法基本原理 .52.2 实验方案 .72.3 实验方法与过程 .72.3.1 实验试剂与仪器 .72.3.2 自制实验操作平台 .82.3.3 基材预处理 .82.3.4 溶胶的制备 .92.3.5 涂覆 .102.3.6 干燥 .102.3.7 热处理 .102.4 性能检测 .103 实验结果与讨论 .113.1 溶胶制备水解反应时间对胶体质量的影响 .113.2 溶胶制备水解反应温度对胶体质量的影响 .113.3 溶胶的 PH 值对溶胶过程的影响 .113.4 热处理温度对薄膜性能
3、的影响 .124 结论与展望 .184.1 结论 .184.2 展望 .18致谢 .18参考文献： .19溶胶凝胶法制备氧化铝薄膜及其性能研究材料成型及控制工程专业学生 柳杰指导教师 杨和梅摘要：以异丙醇铝为主要原料，采用溶胶-凝胶法在 45 钢表面制备了 Al2O3 薄膜涂层。研究结果表明，选用 HNO3 作为胶溶剂，HNO 3 用量在 0.2（摩尔分数） 、加水量为 100150（摩尔分数） 、水解温度为 85左右水解一个半小时，加入胶溶剂后水解温度为 92左右，回流 12 个小时以上，将会得到透明稳定的溶胶液。45 钢基体采用浸渍提拉法涂覆溶胶并干燥处理，最后在 750左右的温度下热处理
4、，通过透反射金相显微镜可以观察到均匀致密的 Al2O3 膜，用显微硬度计测量可得到表面显微硬度最大值为 1049.3HV。关键词：溶胶-凝胶法；Al 2O3 薄膜；45 钢；显微硬度The method of sol-gel processes alumina film and study on its propertiesStudent majoring in Material Forming and Control Engineering Liu JieTutor Yang HemeiAbstract：Isopropanol aluminum as the main raw materia
5、ls，using sol-gel method preparation Al2O3 film coating on 45 steel surface.The results show that the selection of HNO3 as peptizator，the amount of HNO3 is 0.2(mole fraction)，the amount of water is about 100-150(mole fraction)，hydrolysis about an hour and a half in 85，hydrolysis temperature was about
6、 92 after adding the peptizator，returning more than 12 hours，will get transparent and stable sol. 45 steel substrate by using dipping tiras method coating sol and dry processing，and the last in the 750 or so temperatures heat treatment，through reflection and transmission of metallographic microscope
7、 can observe the uniform Al2O3 thin film，with micro hardness tester measurement can get the maximum surface microhardness is 1049.3HV.Key words:Sol-gel method；Alumina film；45 steel ；Micro hardness1 绪 论1.1 选题背景及意义材料是人类赖以生存和发展的物质基础，与信息、能源构成了 21 世纪现代文明的三大支柱。从古至今，材料的每次突破性发展都推动了社会的巨大变革。随着科学技术的不断发展，人们对新材料
8、的研究进一步深入以及对材料的研究尺度减小和维度降低。近年来出现了许多新型材料，例如，纳米材料团簇、薄膜材料等。使长期以来块材料占主导地位的材料领域受到巨大的考验，同时也注入了新鲜活力，人们的生活变得更加丰富多彩。随着高科技集成产业（集成电路、固体发光和激光器件、磁记录材料和器件等）的迅速发展，薄膜科学和技术越来越受到重视，这主要是因为薄膜的实际体积接近于零，薄膜科学的研究和开发对生产的贡献越来越大以及薄膜科学的研究转化为生产力的速度越来越快。这类产业有以下特点：使用的单项设备和实验仪器是接近的；要求工艺的控制精度达到纳米级水平。例如，半导体激光器件中广泛使用的量子阱和超晶格材料的单层厚度一般为
9、 10nm；磁头材料中引起广泛关注的巨磁电阻金属多层膜的单层厚度达到了 l nm 量级；美国半导体工业界曾预计 2010 年集成电路中的特征尺寸为150 nm、互补金属- 氧化物 -半导体(CMOs) 器件中栅氧化物的厚度为 23 nm，作为欧姆接触的金属硅化物层的厚度为 45nm。薄膜理论最早形成在大约二十世纪 70 年代。开始只是发展了原子成核理论。动力学速率方程是 Zinsmeisterls 首次提出，并广泛用于解释成核生长行为和实验。随后各种新的薄膜理论不断涌现，薄膜技术和工艺也就不断成熟。自 70 年代以来，薄膜技术和薄膜材料更是得到了突飞猛进的发展。学术上和实际应用中都取得了丰硕的成果，成为真空技术和材料
