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奈米材料製作

要使產品達到奈米等級的效果,必須將材料奈米化,理想的奈米材料必須符合粒子特徵長度都在奈米範圍、粒徑型態均一且分散性良好等條件。奈米材料的製造方法很多,主要可歸類為以下二種:


由大而小的方法:


最常見的有研磨法及微影蝕刻法二種。研磨法是將粉體加入在含有許多研磨珠的筒狀研磨壺中,以剪切、撞擊方式研磨,就可以獲得奈米粉體材料。微影蝕刻法就好像傳統相機拍照和洗照片的流程,微影就是利用一定波長的光線與光罩照出所要的圖像,接著以蝕刻方式清洗出微影的奈米圖像。目前運用微影蝕刻法,已可做出線寬約在65奈米以下的半導體元件。


由小而大的方法:


通常是用合成及自組裝二種方式。合成法有物理以及化學方法二種。自組裝是藉著特定的物理、化學特性,讓各個成分能夠自己排列成特定結構,或自己排列到特定位置之技術。

合成奈米材料的方法


奈米材料的合成可歸納成以下兩類:


物理方法:


1、氣相蒸發法:用真空蒸發、加熱等方法,讓原料氣化後形成微粒子體,使之驟冷。
2、雷射/濺鍍法:用高能量之雷射或電子束照射塊材,經過分解、蒸發後就可形成奈米粒子或直接形成薄膜。


化學方法:


1、化學氣相沉積法:將化合物以加熱方式形成氣體,在氣相環境下進行化學合成反應,沈澱後形成奈米材料。
2、溶膠凝膠法:化合物經過水解、縮合反應形成溶膠、在持續反應下進而形成凝膠而固化,在溶膠與凝膠中都可得到奈米粒子。
3、水熱合成法:水熱合成法:在高溫高壓的條件下,原材料如金屬硝酸鹽,在水蒸汽中進行水解形成氫氧金屬,接著脫水析出形成金屬氧化物,不需高溫燒結,就可以直接生產奈米粉末。
M(NO3)x+H2O→M(OH)x+xHNO3
M(OH)x→MOx/2+x/2H2O
4、沉澱法:把沉澱劑加在金屬鹽溶液中,經過沉澱、過濾、乾燥、?燒處理程序,可獲得奈米材料。
5、氧化還原法:以氧化還原的原理,利用還原劑如NaBH4等,將金屬鹽類CrCl3還原成Cr奈米粒子。也可以利用電極,與電解液之間的氧化還原反應,在電極上製作出奈米微粒。

光學微影製作流程
光學微影製作流程。


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