单一混合固体源MOCVD装置示意图
新颖化学气相淀积方法制备纳米功能陶瓷薄膜
Fabrications of Nano-metric Thin Films by Novel CVD Techniques
项目批准号：
59372107、29471026中国科学技术大学 孟广耀
、彭定坤、夏长荣、王怀兵、潘铭、黄磊膜层的薄膜化对无机膜发挥其传质功能具有重要的意义，特别是对于气体分离膜、高温膜反应器、薄膜型陶瓷燃料电池等的应用十分关键。化学气相淀积是一项优异的薄膜制备技术，但无机金属氧化物薄膜多为多元复合化合物，传统的气体源难以获得，本实验室于1987年开发的固体金属b-二酮螯合物源（MO）很好地解决了这一难题。本项目在此基础上发展了单一混合固体源化学气相淀积（MOCVD）和气溶胶源化学气相淀积（AACVD）技术，并成功实现氧离子导体和质子导体材料薄膜的淀积。
|
|
单一混合固体源MOCVD装置示意图 |
● 主要研究成果
（1）发展了单一混合固体金属b-二酮螯合物源MOCVD技术并成功制备出透氢Pd薄膜、Pd-Ag合金薄膜。采用单一混合固体源技术大大简化了源的加热挥发过程，使薄膜组分更加均匀、淀积工艺更易控制、薄膜成本更低。得到的薄膜表面光滑，晶粒大小为10-30 nm，厚约2-4 mm，气密。此技术为钯合金超薄膜在高温膜反应器和质子交换膜燃料电池的应用提供了制备基础。并申报了一项国家专利
[孟广耀，黄磊，陈初升，彭定坤，"一种制备金属及合金薄膜的金属有机化学气相沉积法"。中国专利，申请号
No.96102145.4]。
（2）采用单一混合固体金属b-二酮螯合物源MOCVD技
术成功制备出高温质子导体Y掺杂的SrCeO3薄膜，薄膜致密，晶粒大小为20-40 nm，厚度为2mm左右。
（3）发展了气溶胶源MOCVD技术并成功制备出氧离子导体Y掺杂的ZrO2、Y掺杂的CeO2、Gd掺杂的CeO2电解质薄膜和La1-xSrxMnO3阴极薄膜。采用气溶胶源使源的混合、输入、分解、淀积一步完成，大大简化CVD淀积工艺，薄膜微观结构均匀、薄膜制备成本更低。淀积温度较低（500-800oC），得到的薄膜单相、均匀，晶粒30-120 nm。在此基础上成功组装了薄膜型中温固体氧化物燃料电池。此项研究是对气溶胶CVD工艺的重大开拓，为此我们申报了一项国家专利[孟广耀，王怀兵，夏长荣，彭定坤，"一种新型制备金属氧化物或合金的化学气相沉积方法及装置"，中国专利，申请号
No. 99124638]。
[1] 博士论文三篇：
潘铭-MOCVD制备和修饰无机功能薄膜；
黄磊-CVD法制备Pd合金复合膜；
王怀兵-气溶胶源CVD制备固体氧化物燃料电池薄膜。
[2] 中国专利两项：如文中所述。
[3] 研究论文：在国外核心刊物上发表9篇，在国内核心刊物上发表3篇。
工程与材料科学部、国际合作局
主办
数理科学部、化学科学部 协办