Study on TiO2 thin films deposited by magnetron sputtering.pdf

1、光催化技術(shù)是一種新興、高效、節(jié)能的現(xiàn)代綠色環(huán)保技術(shù)，被大量應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。在眾多的光催化劑之中，TiO2以其廉價(jià)、化學(xué)性能穩(wěn)定、安全無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)。而且TiO2薄膜的光催化性能受多種因素影響，比如表面形貌、Ti/O原子比例、膜層厚度和結(jié)晶性能（TiO2薄膜晶型、衍射峰強(qiáng)度等）。已有研究報(bào)告指出，工藝參數(shù)的改變對(duì)TiO2膜層的表面形貌、成分、厚度和結(jié)晶性能有重要影響，但對(duì)它們之間的規(guī)律分析的不夠系統(tǒng)全面。因此本論文利用

2、直流反應(yīng)磁控濺射，采用不同工藝參數(shù)，在載玻片基底上制備了TiO2薄膜，并研究了工藝參數(shù)對(duì)TiO2薄膜表面形貌、成分、膜層厚度和結(jié)晶性能的影響規(guī)律。
　　本研究通過(guò)改變工藝參數(shù)（濺射功率、氧氣分壓、沉積溫度、樣品位置、轉(zhuǎn)架開(kāi)否和是否退火）制備了不同條件下的TiO2薄膜，并利用X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、X-MAX能譜儀等測(cè)試方法對(duì)TiO2薄膜的表面形貌、成分、膜層厚度和結(jié)晶性能進(jìn)行表征，探討了工藝參數(shù)對(duì)TiO2

3、薄膜形貌、成分、厚度和結(jié)晶性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明：
　　所制備膜層的各項(xiàng)性能隨著工藝參數(shù)的改變而發(fā)生變化。（1）隨著濺射功率的增大，TiO2薄膜表面變得致密，顆粒增大，Ti/O原子比例也逐漸增大，并且膜層增厚；氧氣分壓為10％時(shí)薄膜的表面形貌、顆粒大小、Ti/O原子比例相比5%時(shí)要大；沉積溫度的增大有利于薄膜表面顆粒的長(zhǎng)大，而且促進(jìn)Ti/O原子比例更加接近0.5；轉(zhuǎn)架未開(kāi)時(shí)薄膜的各項(xiàng)表面性能較開(kāi)啟時(shí)更好；經(jīng)過(guò)后期退火后，薄膜的表

4、面顆粒得到細(xì)化，但是 Ti/O原子比例減小。（2）樣品懸掛位置、轉(zhuǎn)架的開(kāi)否對(duì) TiO2薄膜結(jié)晶性能有一定的影響。當(dāng)懸掛位置平行于位于鈦靶中間時(shí)，薄膜結(jié)晶性能較好，衍射峰強(qiáng)度更加顯著；當(dāng)轉(zhuǎn)架不開(kāi)啟時(shí)，薄膜的結(jié)晶度優(yōu)于開(kāi)啟轉(zhuǎn)架時(shí)。氧氣分壓、沉積溫度（300℃、350℃）對(duì) TiO2薄膜結(jié)晶性能影響較大。10%的氧氣分壓下薄膜的結(jié)晶性能優(yōu)于5%下制備的薄膜；350℃下制備的薄膜結(jié)晶性能比300℃下的薄膜要好。濺射功率、是否退火對(duì) TiO2薄膜