[发明专利]一种纳米薄膜的制备方法

说明书

本发明公开一种纳米薄膜的制备方法。将镧盐、钴盐和锰盐与乙二醇与甲醚的混合溶液混合搅拌，加入乙酰丙酮，以单晶Si为衬底，在衬底上沉积薄膜，将薄膜用快速热处理系统氧气气氛下退火，升温至700‑800℃，在700‑800℃时长150‑250s；重复步骤2和3至10‑20次使得薄膜厚度达到一百纳米以上；将最终所得到的薄膜在RTP中，在700‑800℃时长850‑950s即得。本发明采用简易溶胶‑凝胶法制备纳米薄膜，具有溶胶‑凝胶的工艺优点和固态制冷技术的优点。绿色、低成本，高效率、低噪音，抗氧化、器件微型化，适用于工业生产。

技术领域

本发明涉及一种纳米薄膜的制备方法，属于纳米薄膜材料制备技术领域。

背景技术

制冷技术在当今世界起着十分重要的作用,在工业生产、国防建设、医疗器械和日常生活都用重要的作用。而目前重要的制冷方式主要有三种：利用气体膨胀产生冷效应制冷，也是应用最为广泛的一种；利用固态物质相变的热效应实现制冷，如磁卡效应；利用半导体的温差效应实现制冷，如铅基热电材料。就这三种制冷方式而言目前最有发展前景的是固态磁制冷技术。

固态制冷技术与传统的制冷技术相比有许多不可以替代的优点：(1)绿色安全。工作物质不存在固-液-气三相转变，无气体工质的挥发、泄露、易燃、易爆等问题；(2)制冷能力强。固体材料通常密度较大，制冷能力强，易于小型化；(3)成本小，无噪音。利用外磁场或者电场调控磁相变或者电相变代替机械压力使工作物质的三相转变，使得设备简单噪音小；(4)高效节能。磁制冷的效率可达到卡诺循环的30％～60％，而气体压缩制冷一般仅为5％～10％，热电材料的制冷效率更低。而目前最固态制冷材料的研究主要集中在稀土合金顺磁材料，如ReAl₂系，ReNi₂系；3d过渡金属的合金或化合物如La(Fe，Co，Al)Si₃，以及一些钙钛矿氧化物和过渡金属基材料。但是这些材料有非常严重的缺点不耐氧化，氧化后失去制冷能力，且工作范围集中在某个较窄的温度区域，忽略了对低温磁制冷的研究。同时目前的磁致冷材料的磁热效应小，使得磁致冷机的工作磁场高、结构复杂、价格昂贵，造成磁致冷技术的进展和应用都非常缓慢，至今还没有在日常生活中商业化。

La(Fe,Si)₁₃基磁制冷材料因原材料价格低廉、无毒，成为磁制冷工作物质的备选。固态工作物质与热交换液体接触，形成热交换平衡，从而实现制冷；La(Fe,Si)₁₃材料的多物相组织特点使其浸润在交换液中(尤其是水基交换液)极易腐蚀。腐蚀导致磁制冷机的效率下降；为提高室温磁熵变，长时间的高温退火制备出的样品有大量次级相，同样不利于获得较大的绝热温变。

氧化物CrO₂颗粒作为磁性工作物质，有低场磁制冷效应；不同颗粒尺寸对磁卡效应具有调控作用，以单晶中的磁制冷热效应最为显著。绝热温变小，在1.7T下达到2.0K；单晶制备困难，成本高；磁熵变主要来源于自旋极化的改变，晶格熵和电子熵贡献量小，不利于从材料设计的角度来提高磁熵变。

双钙钛矿型锰氧化物La₂CoMnO₆由于其低温的强铁磁性和磁电阻效应得到人们的极大关注。同时Mn原子其电子结构复杂与过渡金属和稀土元素一起构织成一种强关联材料La₂CoMnO₆，电子的自旋熵和磁极化明显易于受外场的调控，从而表现出大的磁熵变和绝热温变。然而对于La₂CoMnO₆纳米薄膜的磁制冷效应的研究少之又少。

发明内容

针对以上问题，本专利提出了一种采用简易溶胶-凝胶法经RTP快速热处理工艺提供制备抗氧化型双钙钛矿La₂CoMnO₆低温磁制冷纳米薄膜的方法。采用简易溶胶-凝胶法制备纳米薄膜，具有溶胶-凝胶的工艺优点和固态制冷技术的优点。绿色、低成本，高效率、低噪音，抗氧化、器件微型化，适用于工业生产。