退火温度对二氧化钛薄膜的性能影响

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1、退火温度对二氧化钛薄膜的性能影响　　摘要：为了获得性能优良的二氧化钛薄膜，采用电子束蒸发沉积方法制备二氧化钛薄膜，并分别在300、600、900℃空气中对样品进行退火处理以改善所制备二氧化钛薄膜的性能。分别采用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）以及分光光度计研究了退火温度对二氧化钛薄膜结构和光学性能的影响。结果表明，退火处理可以使二氧化钛薄膜由非晶态薄膜转换为金红石型薄膜，且金红石晶型成分随退火温度的加大而增大，同时退火处理可以改善二氧化钛薄膜在300～1200nm光谱范围的总吸光率以及

2、增大二氧化钛薄膜的应用范围。　　关键词：　　二氧化钛薄膜；退火温度；X射线衍射（XRD）；原子力显微镜（AFM）；透射率　　中图分类号：O484.4文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.10055630.2017.01.012　　Theinfluenceoftheannealingtemperatureonthepropertiesof　　titaniumdioxidethinfilm　　PANChangjin，ZHANGDawei，WANGJian，LUZhongrong　　（Sc

3、hoolofOpticalElectricalandComputerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China）　　Abstract：　　Inordertoobtaingoodperformanceoftitaniumdioxidethinfilm，thisexperimentusedelectronbeamevaporationdepositionmethodtofabricatetit

4、aniumfilms.Thenthefilmswereannealedat300degrees，600degrees，and900degreestoimprovetheperformanceofthepreparationoftitaniumdioxidethinfilm.Xraydiffraction（XRD），atomicforcemicroscope（AFM）andspectrophotometerwereusedrespectivelytostudytheinfluenceofstruct

5、ureandopticalpropertiesoftitaniumoxidefilm.Theresultsshowthatthemodelofthefilmatroomtemperaturewasamorphousbutthefilmsafterannealingtransformedtorutilewhichisproportionaltotheannealingtemperature.Annealingcouldalsoimprovethetotallightabsorptionoftheti

6、taniumdioxidethinfilminthe300～1200nmspectralrange.Annealingtreatmentcouldbroadentheapplicationoftitaniumdioxidethinfilm.　　Keywords：　　TiO2thinfilm；annealingtemperature；Xraydiffraction（XRD）；atomicforcemicroscope（AFM）；transmittance　　引言　　自Fujishima等[1]?l现

7、二氧化钛半导体的光催化分解水作用起，二氧化钛的应用引起了人们广泛的关注。二氧化钛是一种宽禁带半导体，常见有金红石和锐钛矿两种晶型，若将二氧化钛粒子结晶制成二氧化钛薄膜，它将具备较高的光催化降低有机物活性[2]作用和独特的光学特性等。镀制二氧化钛薄膜的方法主要有：溶胶凝胶法、化学蒸汽沉积法、射频溅射法、等离子沉积法、电子束蒸发沉积等[3]。近年来薄膜被广泛地应用于光电子器件方面，而不同电子器件对所镀制的二氧化钛薄膜性能有着不同的要求，这就使我们更需要对薄膜潜在性能进行探究与提高，以获得符合我们实际需

8、求的薄膜。常见的提高二氧化钛薄膜性能的方法有掺杂修饰（如掺氮、碳或者一些过渡金属）、退火处理等。　　本文采用电子束蒸发沉积法制备二氧化钛薄膜，再加上特殊的处理工艺，以获得更加符合我们需求的薄膜，并且利用一些测试技术，来表征退火处理后二氧化钛薄膜的物理结构和光学性能的变化。　　1实验与表征　　本实验以透明石英玻璃为基底，采用电子束蒸发真空镀膜机镀制二氧化钛薄膜，设置镀膜参数为：本底真空5×10-4Pa，电压2.1kV，蒸发速度0.5A/s，蒸发压强5×10-3Pa。实验中电子枪灯丝电