金屬有機雙層膜傳質規(guī)律及其機理研究.pdf

1、傳質特性是材料的基本性質之一，在電子器件的制造、工藝、失效分析與可靠性評估等諸多應用領域中，均涉及到傳質問題。近年來由于金屬有機物復合薄膜體系在有機發(fā)光、光電信息存貯、納米電子器件等領域中的廣泛應用，使得金屬與有機物雙層膜之間的傳質過程成為一個非常值得關心的重要科學問題。澄清薄膜中的傳質規(guī)律對特殊結構膜的制備、可控納米結構的實現、薄膜結構的穩(wěn)定性以及薄膜應用與失效分析等都具有重要意義。 本文選取電子親合力差別較大的兩種組元(Ag

2、與TCNQ)制備成金屬／有機雙層膜體系，在確保其化學配比和物理化學穩(wěn)定性的基礎上，討論了金屬有機絡合物薄膜的電學性能；對不同厚度膜層在化學位梯度與自建電場作用下的傳質行為進行了實驗研究和理論分析；系統(tǒng)考察了濕度對傳質過程的影響，揭示了其中的特殊現象和規(guī)律，深入探討了傳質過程的機制。所得結果對于金屬有機雙層膜的快速制備，相關膜層的失效分析具有重要指導作用，主要結果如下： 1．采用分層蒸發(fā)技術，利用透射光譜作標定，得到化學配比良好的

3、Ag／TCNQ雙層膜體系。 2．采用透射光譜作為表征手段，利用擴散反應對Ag／TCNQ雙層膜的傳質行為進行研究，發(fā)現超薄膜情況下的異常加速傳質現象，厚膜情況下傳質常數k=3．62x10．16cm2／s；薄膜情況下至少可增加1個數量級。 3．從場致遷移理論出發(fā)分別建立了隧穿(薄膜)與非隧穿(厚膜)條件下的金屬離子傳質模型，解釋了厚膜與薄膜的傳質實驗結果，指出厚膜情況下傳質過程符合拋物線規(guī)律；而在薄膜情況下傳質過程符合反對數

4、規(guī)律。 4．采用不同條件控制環(huán)境中濕度，觀測Ag/TCNQ雙層膜傳質過程。發(fā)現濕度對傳質有顯著的加速作用，用電化學模型對該加速現象給出理論解釋，指出在濕條件下，傳質由干條件下的固體化學擴散機制轉變?yōu)樗芤褐械碾娀瘜W機制。 5．在濕度控制的Ag／TCNQ雙層膜傳質研究中，發(fā)現了傳質速度與濕度的反比規(guī)律，從表面吸附的相關理論提出了濕度控制傳質模型，證明濕環(huán)境加速傳質的控制步驟為水分子在有機膜上的吸附。 6．對不同膜厚