金屬有機雙層膜傳質(zhì)規(guī)律及其機理研究.pdf

1、傳質(zhì)特性是材料的基本性質(zhì)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(yīng)用領(lǐng)域中，均涉及到傳質(zhì)問題。近年來由于金屬有機物復(fù)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(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，使得金屬與有機物雙層膜之間的傳質(zhì)過程成為一個非常值得關(guān)心的重要科學(xué)問題。澄清薄膜中的傳質(zhì)規(guī)律對特殊結(jié)構(gòu)膜的制備、可控納米結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)、薄膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及薄膜應(yīng)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(xué)配比和物理化學(xué)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，討論了金屬有機絡(luò)合物薄膜的電學(xué)性能；對不同厚度膜層在化學(xué)位梯度與自建電場作用下的傳質(zhì)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(zhì)過程的影響，揭示了其中的特殊現(xiàn)象和規(guī)律，深入探討了傳質(zhì)過程的機制。所得結(jié)果對于金屬有機雙層膜的快速制備，相關(guān)膜層的失效分析具有重要指導(dǎo)作用，主要結(jié)果如下： 1．采用分層蒸發(fā)技術(shù)，利用透射光譜作標定，得到化學(xué)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(yīng)對Ag／TCNQ雙層膜的傳質(zhì)行為進行研究，發(fā)現(xiàn)超薄膜情況下的異常加速傳質(zhì)現(xiàn)象，厚膜情況下傳質(zhì)常數(shù)k=3．62x10．16cm2／s；薄膜情況下至少可增加1個數(shù)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(zhì)模型，解釋了厚膜與薄膜的傳質(zhì)實驗結(jié)果，指出厚膜情況下傳質(zhì)過程符合拋物線規(guī)律；而在薄膜情況下傳質(zhì)過程符合反對數(shù)

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(zhì)過程。發(fā)現(xiàn)濕度對傳質(zhì)有顯著的加速作用，用電化學(xué)模型對該加速現(xiàn)象給出理論解釋，指出在濕條件下，傳質(zhì)由干條件下的固體化學(xué)擴散機制轉(zhuǎn)變?yōu)樗芤褐械碾娀瘜W(xué)機制。 5．在濕度控制的Ag／TCNQ雙層膜傳質(zhì)研究中，發(fā)現(xiàn)了傳質(zhì)速度與濕度的反比規(guī)律，從表面吸附的相關(guān)理論提出了濕度控制傳質(zhì)模型，證明濕環(huán)境加速傳質(zhì)的控制步驟為水分子在有機膜上的吸附。 6．對不同膜厚