“kubo”效应

［

7］

。西德的

Gleit er 和美国的 R.W.Siegel 等人亦对金属(包括氧化

物

)纳米粒子的制备，结构与性能作了研究

[8]

。瑞士的

Veprek 小组则在 1968 年

 

开始从事在氢等离子体气氛下利用化学传输来制 备纳米硅晶粒镶嵌于非晶态硅
氢网络中的复合薄膜材料的研究工作

［

9］

。

70

 

年代末 至

80 年代初，对纳米微粒

 

结构、形态和特性进行了比较系统的研究。描述金属微粒费米面附 近电子能级状
态的久保理论日臻完善，在用量子尺寸效应解释超微粒子某些特性方面获得成
功。

“

”

　　 纳米材料 真正作为一种新材料类别的概念，则一直是到

1984 年由德国

的

Gleiter

 

教授提 出的，他用惰性气体蒸发原位加压法制备了具有清洁界面纳

米晶体钯、铜、铁等

［

10  

］

。

1987 年美国阿贡实验室的 Siegel 博士用同样方法制

 

备出纳米氧化钛多晶体。这之后，各 种方法制备的纳米材料多达上百种。
　　

1988

“

”

年 纳米复合材料 的说法开始逐渐为人们所接受，由于纳米复合材

 

料种类繁多和纳米 相复合粒子所具有的独特性能，一经形成即为世界各国科研

 

工作者所关注，并看好它的广泛 应用前景，在诸多国家中又以日、美、德等国开

 

展的研究比较深入和先进。到目前为止，概 括起来纳米复合材料可分为三种类

①

型：

0-0

 

复合，即不同成分、不同相或不同种类的纳米 粒子复合而成的纳米

 

固体，通常采用原位压块、相转变等方法实现，结构具有纳米非均匀性 ，也称

②

为聚集型；

0-3 复合，即纳米粒子分散在常规三维固体中。另外，介孔固体亦

 

可作 为复合母体通过物理或化学方法将纳米粒子填充在介孔中，形成介孔复合

 ③

的纳米复合材料。

0-2 复合，即把纳米粒子分散到二维的薄膜材料中，它又

 

可分为均匀弥散和非均匀弥散两 类，称为纳米复合薄膜材料。有时，也把不同

 

材质构成的多层膜如超晶格也称为纳米复合薄 膜材料。

“

”

　　 纳米复合薄膜 是一类具有广泛应用前景的纳米材料，按用途可分为两大

 

类，即纳米复合 功能薄膜和纳米复合结构薄膜。前者主要利用纳米粒子所具有

 

的光、电、磁方面的特异性能 ，通过复合赋予基体所不具备的性能，从而获得传

 

统薄膜所没有的功能。而后者主要通过纳 米粒子复合提高机械方面的性能。由于

 

纳米粒子的组成、性能、工艺条件等参量的变化都对 复合薄膜的特性有显著的影

 

响，因此可以在较多自由度的情况下为地控制纳米复合薄膜的特 性。组成复合

 

薄膜的纳米粒子可以是金属、半导体、绝缘体、有机高分子等材料，而复合薄 膜
的基体材料可以是不同于纳米粒子的任何材料。因此，纳米复合薄膜材料可以有

 

许多种组 合，如金属

/半导体、金属/绝缘体、半导体/金属、半导体/绝缘体、半导

体

/

 

高分子材料等 ，而每一种组合又可衍生出众多类型的复合薄膜。目前，广泛

研究的是半导体

/

 

绝缘体、半 导体

/半导体、金属/绝缘体、金属/金属等纳米复合薄

 

膜材料。特别是硅系纳米复合薄膜材 料得到了深入的研究，人们利用热蒸发、溅
射、等离子体气相沉积等各种方法制备了

Si/SiO x、Si/a-Si:H、Si/SiNx、Si/SiC

 

等纳米镶嵌复合薄膜。尽管目前对其机制不十分清楚，却 有大量实验现象发现
在此类纳米复合薄膜中观察到了强的从红外到紫外的可见光发射

［

11-13］

。由于这

 

一类薄膜稳定性大大高于多孔硅，工艺上又可与集成电路兼容，因而被 期待作
为新型的光电材料应用于大规模光电集成电路。

3　纳米复合薄膜的制备技术
　　纳米复合薄膜的制备方法是多种多样的，一般来说，只要把制备常规薄膜

 

的方法进行适当的 改进，控制必要的参数就可以获得纳米复合薄膜，比较常见

 

的制备方法有等离子体化学气相 沉积技术

(PCVD)、溶胶-凝胶法(sol-gel)和溅