稀土La自组装纳米膜的制备及表征

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:350

（1、北京交通大学机电工程学院，北京100044；2、英特尔（上海）产品有限公司（epae），上海200336）

摘要：电子封装表面材料采用分子自组装技术制备了稀土la纳米膜，采用afm（原子力显微镜）对组装膜的表面形貌进行表征，表征结果该稀土纳米膜表面形貌致密，表面粒子尺寸为20～30nm；场发射扫描电镜测试表明，该组装膜的成分为la。

关键词：自组装纳米膜，稀土，表征

中图分类号：tn304.3 文献标识码：a 文章编号：1004－4507（2005）10－0039－03

稀土元素包括了17个元素，即属于元素周期表中的ⅲb族的15镧系元素、钪和钇。稀土原子具有典型的电子结构（4f0－14），对原子核封闭不严，按有关理论计算的屏蔽系数要比主量子数小相同的其它内电子略小，显示出较大的有效核电荷[1]，所以稀土原子很容易通过静电作用及化学键作用吸附在表面经过羟基化处理的基体上，从近代物理化学和固体分子电子理论的基础观点出发，认为当存在o、n、c等典型非金属元素组成的复杂体系时，由于电子的交换和原子间的极化作用，原子尺寸将发生较大的变化，在这种情况下，稀土原子将被极化并成为活性元素。

稀土元素所具有的独特的物理化学特性在复合材料等方面表现出其特有的性质，通过对玻璃纤维采用稀土活性剂处理，明显提高了玻璃纤维与热塑性树脂基体之间的界面强韧性[2－4]，本文采用自组装方法在载玻片上制备了稀土纳米膜，为今后进一步研究稀土纳米膜的结构，生长规律及稀土纳米膜在复合材料中的应用提供了实验依据。

1 实验

1.1 实验材料

乙二胺四乙酸（edta）（购自上海试剂一厂）；nh4cl；lacl3；乙醇（分析纯）；脲（尿素）[co（nh2）2 ]（购自无锡市民丰试剂厂）；hno3；中间连接体。

1.2 基体表面羟基化处理

将洁净的载玻片（10mm×10mm）用去污粉溶液浸泡12h后，用大量丙酮和去离子水清洗并烘干，用pirahan溶液（浓h2so4（98％）：h2o2（30％）＝7：3；v/v）在室温下对载玻片处理40min（对图1～3对比可确定），用大量去离子水淋洗3遍以上，用氮气吹干并在100℃（20min），备用。

1.3 稀土la自组装纳米膜的制备

将乙二胺四乙酸（edta）溶解于乙醇中，并将已经过羟基化处理的载玻片浸泡于该溶液中，在室温（25℃）下组装12h，取出后依次用丙酮和去离子水冲洗，经氮气吹干后置于烘箱中，在120℃下处理20min，以获得稳定的edta自组装单分子膜；将经edta单分子膜修饰的基片浸入lacl3的乙醇溶液中（该溶液加入nh4cl、尿素）组装24h，取出后用超纯水和乙醇冲洗，并在120℃下烘干（20min），即可制得含中间连接体的edta－la纳米微粒的复合纳米膜。

1.4 自组装纳米膜的化学反应

稀土自组装纳米膜的化学反应可分为两个步骤：一是edta自组装单位分子膜的生成；二是稀土la在edta单分子膜上经过中间连接体的结合形成复合纳米膜；发生的化学反应为：

①etda单分子膜

②复合纳米膜

edta单分子膜＋si－r－n＋la3＋＝

edta单分子膜－si－r－n＋la

在第一步的反应基础上，通过采用中间连接体所提供的硅、氮键的结合，形成稀土la的自组装纳米膜，形成的机理将在下部分的热力学及其动力学分析中加以详细阐述。

2 结构表征

2.1 afm表征

本文采用afm对其成膜的温度及其对粒度的影响进行了进一步的研究，为今后的进一步工作奠定了理论和实验基础，图4、图5分别是不同的羟基化处理的基础上经过相同的工艺形成的稀土纳米膜afm图形；图6、图7为在较佳的羟基化处理工艺条件下不同的成膜工艺下形成的稀土纳米膜。