第 26 卷 第 9 期 无 机 材 料 学 报 Vol. 26 No. 9 2011 年 9 月 Journal of Inorganic Materials Sep., 2011 文 章 编 号 : 1000-324X(2011)09-0993-05 DOI: 10.3724/SP.J.1077.2011.00993 钕 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 制 备 及 抗 凝 血 性 能 研 究 黄 展 云, 罗 平, 陈 弟 虎 ( 中 山 大 学 物 理 科 学 与 工 程 技 术 学 院 光 电 材 料 与 技 术 国 家 重 点 实 验 室, 广 州 510275) 摘 要 : 采 用 射 频 磁 控 溅 射 方 法 在 硅 (100) 衬 底 上 制 备 了 不 同 含 量 元 素 钕 (Nd) 掺 杂 的 氧 化 锌 薄 膜. XRD 分 析 表 明, 所 有 ZnO 薄 膜 都 具 有 c 轴 择 优 取 向. 随 着 Nd 掺 杂 量 的 增 加, (002) 衍 射 峰 的 强 度 减 弱, 颗 粒 的 尺 寸 变 小. 紫 外 - 可 见 光 谱 分 析 表 明, 所 有 薄 膜 在 可 见 光 区 的 透 过 率 超 过 85%, 随 着 Nd 掺 杂 量 的 增 加, 光 学 带 隙 从 3.30 ev 增 加 到 3.40 ev. 用 XPS 对 薄 膜 的 表 面 化 学 态 进 行 表 征, Nd 元 素 在 ZnO 薄 膜 表 面 以 Nd 3+ 离 子 态 存 在. 用 接 触 角 测 试 薄 膜 表 面 的 浸 润 性, 并 计 算 其 表 面 能. 用 血 小 板 粘 附 实 验 研 究 不 同 含 量 Nd 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 血 液 相 容 性, 其 结 果 表 明 稀 土 钕 掺 杂 后 血 小 板 的 粘 附 数 量 和 形 变 都 较 少, 稀 土 掺 杂 和 疏 水 性 的 提 高 是 改 善 氧 化 锌 薄 膜 抗 凝 血 性 能 的 主 要 原 因. 关 键 词 : 氧 化 锌 ; 钕 ; 光 电 子 能 谱 ; 血 液 相 容 性 中 图 分 类 号 : R318 文 献 标 识 码 : A Preparation and Hemocompatibility of Neodymium Incorporated Zinc Oxide Thin Films HUANG Zhan-Yun, LUO Ping, CHEN Di-Hu (State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510275, China) Abstract: Zinc oxide thin films doped with different neodymium (Nd) contents (1at%, 2at% and 3at%) were grown on Si (100) substrates by radio frequency magnetron sputtering. X-ray diffraction (XRD) patterns show that all of the ZnO thin films have highly preferred growth along c-axis direction. The intensity of (002) diffraction peaks weakens and the gain size decreases with the increasing of Nd dopants. The optical transmittance of all the films exceeds 85% in the visible light region, and the optical band gap increases from 3.30 ev to 3.40 ev with the increasing of the Nd dopants. The surface chemical state of ZnO thin films is examined by X-ray photoelectron spectroscope (XPS), confirming that Nd element exists as Nd 3+ in the films. Contact angle test is also employed to analyze the effect of Nd dopant on the wettability and surface energy. The platelets adhesion experiment shows that fewer platelets adhere and deform on ZnO and Nd doped ZnO thin films. Nd element and hydrophobility surface are the main factors leading to the better blood compatibility of ZnO thin films. Key words: zinc oxide; neodymium; X-ray photoelectron spectroscope; hemocompatibility 随 着 材 料 科 学 与 医 疗 技 术 的 进 步, 血 液 相 容 性 材 料 的 合 成 以 及 人 造 器 官 或 矫 形 植 入 体 的 表 面 改 性 成 为 生 物 医 用 材 料 研 究 的 重 要 领 域 之 一 [1]. 生 物 材 料 的 能 带 结 构 以 及 表 面 性 质 是 影 响 其 血 液 相 容 性 的 两 个 重 要 因 素. 氧 化 锌 是 一 种 宽 带 隙 半 导 体 材 料 ( 禁 带 宽 度 约 为 3.37eV), 并 且 具 有 良 好 生 物 相 容 性, 其 疏 水 表 面 使 得 器 件 不 易 污 染, 易 于 清 洁 消 毒, 是 很 有 前 景 的 抗 凝 血 材 料 [2-4]. 本 课 题 组 前 期 研 究 工 作 发 现 氧 化 锌 薄 膜 具 有 良 好 的 血 液 相 容 性 [5-6]. 对 氧 化 锌 进 行 稀 土 掺 杂 的 研 究 主 要 侧 重 于 光 电 学 性 质 方 面 [7], 但 在 生 物 相 容 性 方 面 的 研 究 比 较 少. 稀 土 元 素 有 很 重 要 的 药 理 性 质, 在 烧 伤 药 物 抑 菌 收 稿 日 期 : 2010-11-02; 收 到 修 改 稿 日 期 : 2010-12-15 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 (81071264, 30770588); 广 东 省 自 然 科 学 基 金 (C010515) National Natural Science Foundation of China (81071264, 30770588); Natural Science Foundation of Guangdong Province (C010515) 作 者 简 介 : 黄 展 云 (1983 ), 女, 博 士 研 究 生. E-mail: hzhany@mail2.sysu.edu.cn 通 讯 作 者 : 陈 弟 虎, 教 授. E-mail: stscdh@mail.sysu.edu.cn
994 无 机 材 料 学 报 第 26 卷 抗 炎 抗 动 脉 硬 化 抗 肿 瘤 体 外 抗 凝 剂 等 方 面 有 着 广 泛 应 用. 在 抗 凝 血 方 面, 轻 稀 土 元 素 (La Ce Nd) 的 抗 凝 血 效 果 迅 速, 可 以 比 拟 肝 素 [8-9]. 另 外, 稀 土 掺 杂 有 利 于 降 低 材 料 的 表 面 能, 改 变 ZnO 薄 膜 的 表 面 亲 疏 水 性 能, 从 而 降 低 血 浆 中 纤 维 蛋 白 原 在 样 品 表 面 的 吸 附, 抑 制 凝 血 过 程 的 发 生. 本 工 作 采 用 射 频 磁 控 溅 射 的 方 法, 将 轻 稀 土 元 素 钕 (Nd) 离 子 掺 入 氧 化 锌 薄 膜 中, 研 究 其 对 氧 化 锌 薄 膜 微 结 构 表 面 亲 疏 水 特 性 及 抗 凝 血 性 的 影 响, 探 讨 稀 土 元 素 的 作 用 及 其 影 响 机 理. 1 实 验 1.1 氧 化 锌 薄 膜 的 制 备 采 用 射 频 磁 控 溅 射 (13.56 MHz) 方 法, 在 室 温 下 制 备 氧 化 锌 薄 膜 样 品. 以 单 晶 Si(100) 作 为 衬 底, 先 用 无 水 乙 醇 和 丙 酮 超 声 清 洗 20min, 再 用 氮 气 流 吹 干. 以 纯 度 为 99.99% 的 ZnO 陶 瓷 靶 和 掺 杂 钕 含 量 分 别 为 1at% 2at% 3at% 的 ZnO 陶 瓷 靶 作 为 溅 射 靶, 靶 材 与 衬 底 之 间 的 距 离 为 7cm, 本 底 真 空 度 为 3 10 3 Pa, 溅 射 功 率 100W, 以 Ar 为 溅 射 气 体, 溅 射 气 压 为 4Pa. 制 备 出 ZnO 薄 膜 和 Nd 掺 杂 ZnO 薄 膜 样 品. 1.2 薄 膜 的 表 征 采 用 X 射 线 衍 射 仪 (D/MAX2200 VPC, RIGAKU, Jap.) 分 析 ZnO 薄 膜 的 晶 体 结 构, 以 Cu Kα X-ray ( 波 长 为 0.154nm) 作 为 射 线 源, 管 电 压 40kV, 管 电 流 20mA. 2θ 的 扫 描 范 围 从 30 到 45. 用 X 射 线 光 电 子 能 谱 (XPS, VG, ESCALAB250) 对 薄 膜 的 表 面 化 学 态 以 及 成 份 进 行 分 析. 以 MgKα ( hv = 1253.6eV ) 作 为 X 射 线 源, 阳 极 加 电 压 和 电 流 分 别 为 15 kv 和 27 ma. 采 用 半 球 形 能 量 分 析 器, 分 析 器 模 式 为 CAE: Pass Energy 20.0eV, Ag 3d5 的 能 量 分 辨 率 可 达 到 0.45eV, 样 品 测 试 在 分 析 室 内 进 行, 分 析 室 真 空 度 为 6.1 10 6 Pa, 分 析 束 斑 的 大 小 是 500μm 500μm. 用 C1s = 284.6 ev 作 为 内 标, 对 其 它 测 试 谱 峰 进 行 荷 电 校 正. 用 Ar 离 子 刻 蚀 薄 膜 表 面, 以 清 除 表 面 的 吸 附 碳 和 氧, 刻 蚀 速 率 为 0.025nm/s. 扫 描 全 谱 的 能 量 范 围 是 0~1099eV, 扫 描 步 长 是 1.0eV; 各 元 素 的 高 分 辨 谱 线 的 扫 描 步 长 都 是 0.1eV, Zn2p O1s 和 Nd4d 峰 的 能 量 扫 描 范 围 分 别 是 1013.5~1050.5eV 523.5~538.5eV 和 110.5~ 133.5eV. 分 峰 拟 合 采 用 Lorentzian-Gaussian 拟 合. 用 紫 外 可 见 光 谱 仪 (UV-2501pc) 来 测 量 ZnO 薄 膜 的 光 学 透 过 率, 波 长 范 围 为 200~1000nm, 忽 略 反 射 和 散 射, 利 用 Lambert 定 律 计 算 光 学 带 隙. 采 用 OCA20 光 学 接 触 角 / 表 面 张 力 测 量 仪, 室 温 下 用 去 离 子 水 和 甲 酰 胺 作 为 标 准 溶 液 测 量 不 同 样 品 的 接 触 角, 分 析 不 同 样 品 的 表 面 浸 润 性. 选 取 5 个 不 同 位 置 测 量 接 触 角, 得 出 统 计 平 均 值. 表 面 能 γ s 利 用 杨 氏 公 式 进 行 计 算 2 d d p p s l 2 γs γl γ γ γl 其 中 θ 为 接 触 角, 量 和 极 性 分 量 [6], d γ l, d γ s, + = cosθ + 1, γ l p γ l 为 两 种 测 试 液 体 的 色 散 分 p γ s 为 材 料 表 面 的 色 散 分 量 和 d p s s s 极 性 分 量, 材 料 的 表 面 能 γ = γ + γ. 1.3 血 小 板 吸 附 实 验 血 小 板 粘 附 实 验 用 来 评 价 材 料 的 血 液 相 容 性. 将 新 鲜 兔 血 经 过 两 次 离 心, 去 掉 血 细 胞, 配 制 成 浓 度 约 为 2000 个 /μl 的 稀 释 血 小 板 悬 浮 液. 把 样 品 浸 泡 在 血 小 板 溶 液 中, 然 后 以 3500r/min 转 速 离 心 1min, 用 磷 酸 盐 缓 冲 液 PBS 漂 洗, 2.0% 戊 二 醛 固 定 1h, 再 由 乙 醇 系 列 脱 水 丙 酮 脱 醇, 经 冷 冻 干 燥 后 喷 金. 在 扫 描 电 镜 SEM 下 观 察 血 小 板 形 态 聚 积 变 形 等 情 况, 对 每 个 样 品, 随 机 选 取 10 个 均 匀 分 布 的 区 域 进 行 拍 照. 在 低 倍 视 野 下 ( 1000 倍 ), 观 察 血 小 板 的 粘 附 数 量, 在 高 倍 视 野 下 ( 5000 倍 ), 观 察 血 小 板 的 形 态. 2 结 果 和 讨 论 2.1 样 品 的 结 构 和 成 份 分 析 图 1 是 不 同 Nd 含 量 ZnO 薄 膜 的 XRD 图 谱, 所 有 样 品 都 出 现 了 较 强 的 ZnO(002) 衍 射 峰, 并 具 有 沿 c 轴 的 择 优 取 向, 这 表 明 所 有 薄 膜 都 具 有 六 角 纤 锌 矿 ZnO 结 构, 没 有 形 成 任 何 明 显 的 Nd 2 O 3 分 离 相, 这 是 由 于 本 实 验 的 Nd 掺 杂 量 很 小. 然 而 Nd 掺 杂 对 峰 强 的 影 响 较 大, 随 着 Nd 掺 杂 量 的 增 加, 衍 射 峰 强 度 逐 渐 减 弱, 峰 的 半 高 宽 (FWHM) 值 逐 渐 增 大. 由 掺 杂 ZnO 薄 膜 ZnO(002) 衍 射 峰 的 半 高 宽 值, 根 据 Debye-Scherrer 公 式 可 计 算 出 样 品 的 粒 径 大 小 : 0.9λ D = β cosθ 式 中, λ=0.154 nm, β 为 衍 射 峰 的 半 高 宽, θ 为 Bragg 衍 射 峰 位, D 为 颗 粒 的 平 均 粒 径. 随 着 Nd 掺 杂 量 的 增 加, ZnO 晶 粒 逐 渐 变 小. 由 于 Nd 3+ 的 半 径 ( 大 约 0.129nm) 比 Zn 2+ ( 大 约 0.074nm) 大, Nd 3+ 在 ZnO 中 形 成 了 替 位 式 掺 杂, 破 坏 了 ZnO 晶 体 的 生 长 择 优 取 向, 限 制 了 晶 粒 长 大. 由 于 Nd 掺 杂 量 小 的 缘 故, Nd 原 子 进 入 ZnO 晶
第 9 期 黄 展 云, 等 : 钕 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 制 备 及 抗 凝 血 性 能 研 究 995 图 1 Nd 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 XRD 图 谱 Fig. 1 XRD patterns of ZnO thin films doped with different Nd contents 格 而 产 生 的 影 响 并 不 显 著, 在 3at% Nd 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 XPS 全 谱 ( 图 2(a)) 中 没 有 发 现 明 显 的 Nd 峰. 在 精 细 扫 描 谱 中 ( 图 2(b)), Nd 4d 峰 在 122.2 ev 处 有 一 个 较 宽 的 峰, 峰 强 随 着 Nd 掺 杂 量 的 增 加 而 增 强, 这 表 明 在 溅 射 过 程 中 Nd 原 子 已 经 成 功 地 掺 入 ZnO 薄 膜 中, 且 以 Nd 3+ 的 离 子 形 式 存 在. 在 XPS 标 准 谱 中, Nd 2 O 3 的 Nd 4d 峰 峰 位 应 该 在 120.8 ev 处, 而 实 验 中 Nd 4d 峰 有 明 显 的 化 学 位 移, 而 且 是 向 高 结 合 能 方 向 移 动, 这 是 由 于 Nd 3+ 的 掺 杂 量 小, 分 散 在 ZnO 的 晶 格 中, 受 到 Zn 离 子 的 影 响, 从 而 造 成 Nd 3+ 的 化 学 态 与 纯 Nd 2 O 3 晶 体 中 的 不 同 [10]. 在 所 有 样 品 中, Zn 2p( 图 2(c)) 峰 位 约 在 1021.3eV, 表 明 Zn 原 子 以 Zn 2+ 存 在 于 ZnO 薄 膜 中, 掺 杂 后 Zn 的 化 学 状 态 没 有 发 生 改 变. 在 图 2(d) 中 的 O 1s 峰, 由 于 XPS 测 试 前 没 有 进 行 Ar 离 子 表 面 刻 蚀 清 洗, O 1s 光 电 子 谱 峰 呈 现 非 对 称 性, 经 Lorentzian-Gaussian 拟 合 发 现 该 峰 可 由 两 个 谱 峰 组 成, 分 别 位 于 530.0 和 531.3eV. 低 结 合 能 的 峰 (O a : 530.0eV) 是 O 2- 的 本 征 峰, 这 是 Zn O 键 中 O 1s 电 子 结 合 能. 高 结 合 能 的 峰 (O b : 531.3eV) 则 来 源 于 薄 膜 表 面 吸 附 的 氧, 如 CO 3, 吸 附 的 H 2 O, OH -, O [11-12] 2. 图 中 Nd 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 O a 峰 比 未 掺 杂 ZnO 薄 膜 中 的 O a 峰 弱, 而 O b 峰 则 相 反, 这 表 明 Nd 掺 杂 后, 更 多 的 氧 以 氧 缺 陷 或 者 吸 附 氧 的 形 式 存 在, 由 于 O 离 子 (~3.5) 与 Nd 离 子 (~1.14) 的 电 负 性 之 差, 比 O 离 子 (~3.5) 与 Zn 离 子 (~1.65) 的 电 负 性 之 差 大, 掺 杂 Nd 离 子 后, 表 面 更 容 易 吸 附 游 离 图 2 ZnO 和 Nd 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 XPS 能 谱 Fig. 2 XPS spectra of ZnO and Nd-doped ZnO thin films (a) Survey scan spectrum of 3at% Nd-doped ZnO thin films; XPS spectra of Nd 4d(b); Zn 2p (c); O 1s(d) Inset in Fig. 2 (d) shows the O 1s XPS spectra obtained before and after Ar + etching during measurement for 3at% Nd-doped ZnO thin films
996 无 机 材 料 学 报 第 26 卷 的 O 离 子 [13]. 如 图 2(d) 插 图 所 示, Ar 离 子 对 样 品 进 行 表 面 刻 蚀 清 洗 后, XPS 谱 中 O 1s 峰 呈 现 对 称, 峰 位 约 在 530.0eV, 表 明 刻 蚀 后 氧 化 锌 样 品 中 大 部 分 吸 附 氧 被 去 掉. 2.2 稀 土 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 光 学 特 性 图 3 是 不 同 Nd 掺 杂 量 的 ZnO 薄 膜 的 紫 外 可 见 透 过 光 谱. 所 有 薄 膜 在 可 见 光 区 的 平 均 透 射 率 均 超 过 85%. 薄 膜 都 呈 现 出 陡 峭 的 紫 外 吸 收 边, 约 在 300~400nm 之 间, 吸 收 边 界 有 着 轻 微 的 蓝 移 现 象, 这 种 现 象 称 为 Burstein-Moss 迁 移 [14], 即 薄 膜 中 载 流 子 浓 度 的 升 高 使 费 米 能 级 移 向 导 带. 利 用 图 3 不 同 Nd 掺 杂 浓 度 ZnO 薄 膜 的 透 射 光 谱 (a) 和 光 学 带 隙 (b) Fig. 3 The transmittance spectra (a) and optical band gap (b) determined from Tauc relationship of as-deposition and Nd doped ZnO thin films αe = β E E g 计 算 出 光 学 带 隙, 发 Tauc 关 系 : ( ) ( ) 1 2 现 不 同 Nd 掺 杂 量 薄 膜 的 光 学 带 隙 分 别 为 3.30 3.33 3.38 和 3.40 ev, 且 随 着 Nd 掺 杂 量 的 增 加 而 增 大. 2.3 稀 土 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 血 液 相 容 性 分 析 血 小 板 粘 附 实 验 是 评 价 生 物 材 料 血 液 相 容 性 的 常 用 实 验, 粘 附 的 血 小 板 变 形 程 度 越 轻, 数 量 越 少, 说 明 材 料 的 血 液 相 容 性 越 好. 图 4 是 不 同 Nd 掺 杂 浓 度 ZnO 薄 膜 的 血 小 板 粘 附 实 验 结 果, 聚 氨 酯 (PU) 是 临 床 应 用 较 好 的 抗 凝 血 材 料, 作 为 阴 性 对 照 样 品 ; 玻 璃 的 抗 凝 血 性 能 很 差, 作 为 阳 性 对 照 样 品. 由 图 4 可 见, 玻 璃 吸 附 的 血 小 板 数 量 最 多, 而 且 血 小 板 的 变 形 最 严 重, 伸 出 伪 足 交 联 团 聚 在 一 起. 聚 氨 酯 粘 附 血 小 板 比 ZnO 样 品 多, 但 血 小 板 的 变 形 没 有 玻 璃 严 重, 大 多 数 都 能 保 持 圆 形. ZnO 薄 膜 吸 附 血 小 板 数 量 比 较 少, 保 持 圆 形, 也 没 有 形 成 伪 足, 而 且 随 着 Nd 掺 杂 量 的 增 加, 血 小 板 吸 附 的 数 量 减 少, 在 2at% Nd 掺 杂 ZnO 样 品 达 到 最 小 值, 其 统 计 结 果 可 见 图 5(a). 这 表 明 稀 土 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 血 液 相 容 性 得 到 明 显 提 高. 受 到 激 发 的 血 小 板 会 发 生 变 形, 体 积 变 大, 形 成 伪 足, 最 后 团 聚 在 一 起, 形 成 血 栓, 阻 碍 血 液 的 流 动. 对 于 ZnO 薄 膜, 光 学 带 隙 都 超 过 3.30eV, 远 远 大 于 纤 维 蛋 白 原 的 能 隙 (1.8eV), 可 以 抑 制 纤 维 蛋 白 原 中 电 子 向 材 料 表 面 转 移, 从 而 阻 碍 纤 维 蛋 白 原 分 解 交 联 激 发 血 小 板 和 促 发 凝 血 过 程 的 发 生 [15]. 因 此, 所 有 ZnO 样 品 吸 附 的 血 小 板 的 数 量 和 形 变 都 较 少. 对 于 不 同 Nd 掺 杂 量 ZnO 薄 膜 抗 凝 血 性 能 的 差 异, 其 主 要 原 因 不 在 于 光 学 带 隙 的 差 异, 而 是 因 为 一 方 面 稀 土 Nd 掺 杂 后, 薄 膜 的 表 面 性 质 发 生 改 变, 疏 水 性 增 加, 与 水 的 接 触 角 从 95 增 加 到 112 ( 图 5(b)), 同 时 表 面 能 降 低. 研 究 表 明 降 低 表 面 能 有 利 于 降 低 材 料 表 面 的 活 性, 减 少 材 料 与 组 Fig. 4 图 4 血 小 板 粘 附 的 低 倍 ( 1000) 和 高 倍 ( 5000)SEM 照 片 Low magnification ( 1000) and high magnification ( 5000) SEM images of platelets adhered to different substrates (a) Undoped ZnO; (b) 1at% Nd-doped ZnO; (c) 2at% Nd-doped ZnO; (d) 3at% Nd-doped ZnO; (e) PU; (f) Glass
第 9 期 黄 展 云, 等 : 钕 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 制 备 及 抗 凝 血 性 能 研 究 997 以 归 因 于 稀 土 元 素 本 身 的 抗 凝 血 性 能, 以 及 稀 土 元 素 Nd 增 强 了 ZnO 薄 膜 的 疏 水 性, 减 少 了 血 液 粘 附. 参 考 文 献 : 图 5 (a)zno 薄 膜 上 血 小 板 粘 附 密 度 统 计 ; (b) 掺 杂 前 后 ZnO 薄 膜 的 接 触 角 以 及 表 面 能 Fig. 5 (a) Density of platelets adhered to the ZnO films, and (b) the contact angles and surface energy of the ZnO thin films doped with different Nd contents 织 之 间 的 粘 附 [16]. 另 一 方 面, 稀 土 元 素 Nd 本 身 具 有 抗 凝 血 性 能, 这 与 稀 土 Nd 对 钙 离 子 的 拮 抗 作 用 有 关, 稀 土 元 素 Nd 具 有 类 似 于 钙 的 化 学 性 质, 它 不 但 占 据 钙 的 位 置 与 生 物 大 分 子 结 合, 而 且 还 可 取 代 包 括 已 结 合 的 Ca 2+, 而 在 凝 血 过 程 中 Ca 2+ 起 着 重 要 的 作 用, 可 以 使 凝 血 酶 原 激 活 成 凝 血 酶, Ca 2+ 的 失 调 使 凝 血 受 到 抑 制 [9], 这 也 可 能 是 Nd 掺 杂 后 能 够 提 高 血 液 相 容 性 的 另 一 个 原 因. 3 结 论 1) 采 用 射 频 磁 控 溅 射 方 法 制 备 了 稀 土 元 素 钕 掺 杂 的 氧 化 锌 薄 膜. 研 究 发 现 稀 土 元 素 钕 掺 杂 可 以 抑 制 晶 粒 的 长 大, 削 弱 了 ZnO 的 (002) 峰 强. 2) 随 着 Nd 掺 杂 量 的 增 加, Nd 4d 峰 强 增 大, 表 明 在 溅 射 过 程 中 Nd 以 Nd 3+ 离 子 形 式 掺 入 ZnO 薄 膜 中. O1s 拟 合 峰 反 映 掺 杂 Nd 离 子 后, 表 面 更 容 易 吸 附 游 离 的 氧. 3)Nd 掺 杂 后, ZnO 薄 膜 的 光 学 吸 收 边 蓝 移, 光 学 带 隙 略 有 增 加. 4) 钕 掺 杂 ZnO 薄 膜 的 血 液 相 容 性 能 明 显 提 高 可 [1] 胡 堃, 刘 晨 光. 生 物 医 用 材 料 在 医 疗 器 械 领 域 的 应 用 及 产 业 发 展 概 述. 新 材 料 产 业, 2010(7): 28 33. [2] 许 海 军, 赵 国 梁, 王 晓 春, 等. 纳 米 ZnO / 聚 乙 二 醇 改 性 聚 酯 的 抗 凝 血 性 能. 聚 酯 工 业, 2006, 19(1): 21 23. [3] Li Z, Yang R, Yu M, et al. Cellular level biocompatibility and biosafety of ZnO nanowires. J. Phys. Chem. C, 2008, 112(51): 20114 20117. [4] Zhou J, Xu N S, Wang Z L. Dissolving behavior and stability of ZnO wires in biofluids: a study on biodegradability and biocompatibility of ZnO nanostructures. Adv. Mater., 2006, 18(18): 2432 2435. [5] Ye J Y, Huang Z Y, Chen M, et al. Structure and haemocompatibility of ZnO films deposited by radio frequency sputtering. Biomed. Mater., 2009, 4(5): 055004. [6] Huang Z Y, Chen M, Pan S R, et al. Effect of surface microstructure and wettability on plasma protein adsorption to ZnO thin films prepared at different RF powers. Biomed. Mater., 2010, 5(5): 054116. [7] 李 健, 赛 喜 雅 勒 图, 郝 丽 娟. 掺 Nd 纳 米 ZnO 薄 膜 特 性 研 究. 真 空 科 学 与 技 术, 2003, 23(3): 212-215. [8] Kostova I, Kostova R, Momekov G, et al. Antineoplastic activity of new lanthanide (cerium, lanthanum and neodymium) complex compounds. J. Trace Elem. Med. Bio., 2005, 18(3): 219 226. [9] 徐 光 宪. 稀 土 ( 下 ). 冶 金 工 业 出 版 社. 1995, 592 618. [10] Yin Z G, Chen N F, Yang F, et al. Structural, magnetic properties and photoemission study of Ni-doped ZnO. Solid State Commun., 2005, 135(7): 430 433. [11] Islam M N, Ghosh T B, Chopra K L, et al. XPS and X-ray diffraction studies of aluminum-doped zinc oxide transparent conduction films. Thin Solid Films, 1996, 280(1/2): 20 25. [12] Major S, Kumar S, Bhatnagar M, et al. Effect of hydrogen plasma treatment on transparent conducting oxides. Appl. Phys. Lett., 1986, 49(7): 394 396. [13] Ong S E, Zhang S, Du H J, et al. Influence of silicon concentration on the haemocompatibility of amorphous carbon. Biomaterials, 2007, 28(28): 4033 4038. [14] Lan W, Liu Y P, Zhang M, et al. Structural and optical properties of La-doped ZnO films prepared by magnetron sputtering. Mater. Lett., 2007, 61(11/12): 2262 2265. [15] Huang N, Yang P, Cheng X, et al. Blood compatibility of amorphous titanium oxide films synthesized by ion beam enhanced deposition. Biomaterials, 1998, 19(7/8/9): 771 776. [16] 曹 宗 顺, 卢 凤 琦. 界 面 现 象 与 材 料 的 生 物 相 容 性. 化 学 通 报, 1994 (7): 15 20.