【摘 要】
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微纳米粉体材料由于其小尺寸效应,使其在热、光、声、电和化学性质等方面表现出不同于大块宏观材料的特殊性质,广泛应用于新能源、生物医疗、航空航天、环境催化和发光显示等领域,但由于它的表面与界面效应,表面活性高,容易发生团聚从而严重阻碍了其应用。因此,有必要对其进行表面修饰、包覆改性,克服其团聚现象并提高其各方面的性能。原子层沉积,作为一种特殊的化学气相沉积技术,具有自限制性生长、优异的三维保形性、沉积
【基金项目】
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无锡市《惠山区“先锋英才计划”创新先锋》项目“批量化粉体原子层沉积装备研发”；
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微纳米粉体材料由于其小尺寸效应,使其在热、光、声、电和化学性质等方面表现出不同于大块宏观材料的特殊性质,广泛应用于新能源、生物医疗、航空航天、环境催化和发光显示等领域,但由于它的表面与界面效应,表面活性高,容易发生团聚从而严重阻碍了其应用。因此,有必要对其进行表面修饰、包覆改性,克服其团聚现象并提高其各方面的性能。原子层沉积,作为一种特殊的化学气相沉积技术,具有自限制性生长、优异的三维保形性、沉积薄膜均匀且膜厚精确可控等特点,广泛应用于表面修饰改性和界面调控等方面。本文基于超声振动粉末流化原理,自主设计了一种针对微纳米粉体材料的超声振动粉体原子层沉积装备,旨在提高其在原子层沉积过程中的分散性,实现微纳米粉体的均匀包覆并提高沉积效率和批处理量。此外,利用该装备实现了有机颜料和荧光粉的表面改性,为原子层沉积技术的工业应用奠定了基础,主要研究内容包括:（1）将超声振动外力场引入到原子层沉积装备,并通过实验对超声振动的分散效果进行验证。针对微纳米粉体在原子层沉积过程中易团聚,前驱体利用率低等限制,通过多物理场的耦合实现微纳米粉体在原子层沉积过程中的均匀分散,克服其团聚,提高薄膜沉积的均匀性、沉积效率和批处理量。通过搭建该设备并在氧化硅纳米颗粒表面沉积氧化铝薄膜,证明了该设计方案的可行性。（2）利用上述自主设计搭建的超声振动粉体原子层沉积装备对纳米颗粒有机颜料永固紫进行表面改性并对其稳定化机理进行研究。在有机颜料永固紫表面沉积氧化铝薄膜以实现其在有机溶剂中的分散稳定性,克服其团聚。通过Zeta电位测试,对其稳定化机理进行分析,包覆在永固紫表面的氧化铝薄膜形成双电层,双电层之间产生的排斥力,使永固紫纳米颗粒之间的吸引力减小,从而实现永固紫在有机溶剂中的分散稳定性,这对于有机颜料在高质量图像显示中的实际应用具有重要意义。（3）通过上述超声振动粉体流化原子层沉积方法对微米颗粒硅基氮化物荧光粉进行表面改性。在荧光粉表面进行氧化铝薄膜的包覆以提升其热稳定性并改善其光学性能。其在600℃下的热稳定性最高可提升26.5%,解决了荧光粉在LED器件制备过程中色温漂移大的问题,是制备高光效高显色大功率LED器件的基础。
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