磁控溅射法制备ceolt2gttiolt2gt复合薄膜的微结构与性能

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1、江苏大学硕士学位论文摘要二氧化钛薄膜是一种重要的光学功能薄膜，它有着独特的光学、电学等物理性能及优良的化学稳定性，在新型太阳能电池、微电子工业、光学器件和各种传感器等领域具有广阔的应用前景。本文以纯度为99．9％的Ti02纳米粉体和99．99％的Ce02粉体为原料，采用射频溅射法在硬质衬底(普通玻璃)和柔性衬底(对苯甲酸乙二醇酯，简称PET；聚酰亚胺，简称PI)上成功制备了ce02厂ri02复合薄膜。利用x射线衍射仪(Ⅺ①)、能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(sEM)、原子力显微镜(AFM)和IⅣ—vIs分光光度计等现代分析手段研究了溅射参数和后处理工艺对复合薄膜的相组成、表面和界面微结构的影

2、响规律，并测试了复合薄膜的光学性能，分析了复合薄膜的生长机制和透光机制。实验结果表明：用射频磁控溅射技术能够制备厚度均匀的PET基Ce02门时02薄膜，溅射时问的延长和溅射功率的增加均使薄膜的厚度增加，而溅射压强的增大会使薄膜的厚度略有减小，随着靶基距的增加厚度先增加后减小。x射线衍射分析得出，在玻璃衬底上制备的溅射态薄膜为结晶态，而在PET和PI上制备的溅射态薄膜为非晶态，对PET基薄膜在150。C退火处理12tl后，薄膜为结晶态，XRD图中仅出现了锐钛矿型Ti02的衍射峰，且以(101)晶面择优生长，没有出现与氧化铈对应的特征峰。SEM和AFM分析发现，薄膜致密、规则、无裂纹产生；溅射工艺

3、参数对薄膜的表面形貌有很大的影响，溅射态的薄膜在SEM下观察不到有晶粒出现，而用AFM能观察到薄膜中有细小的颗粒，随后在150。C条件下对薄膜退火处理12h时，发现薄膜中出现了许多晶粒，形状近似球形，晶粒尺寸趋于均匀，直径约120rim。对不同溅射功率下制备的Ce02／Ti02薄膜用划痕法测量其附着力，测得在玻璃基底上制备的薄膜的附着力随着溅射功率的增加而增加，当溅射功率为100W时附着力为61．95_+1．23N。在PET衬底上制备的薄膜经多次弯曲折叠无裂纹产生，用透明胶布多次粘贴发现薄膜不脱落，说明薄膜与衬底结合牢固。薄膜的光学性能测试表明，在不同溅射条件下制备的Ce02／Ti02薄膜的透

4、光率都较纯的Ti02薄膜低，这是因为Ce以ce．O形式存在，有利于光的吸收。复合薄膜的吸收边波长和截止波长与纯Ti02相比增加明显，并随ce含量的提高而增加。薄膜的厚度和表面粗糙度对薄膜的透光率有很大的影响。Ce02／Ti02，Ti02薄膜的光能跃迁为间接跃迁形式，通过对薄膜的间接光学带江苏大学硕士学位论文隙的计算分析，Eg(Ce02／Ti02)

5、宽度Ⅱ江苏大学硕士学位论文Ti02narlo-sizedpowderswiththepurityof99．9％andCe02powderswiththepurityof99．99％areadoptedasrawmaterials．TheCe02／Ti02andTi02sputteringtargetissuccessfullyprepared．neCe02小02filmissuc_ce强sfullydepositedonhardsubsuate(ordinaryglass)andflexiblesubstrate(polyethyleneterephthalate，PET；polyimide，

6、v1)byradiofrequencymagnetronsputtering(I心-MS)．wimthehelpofmodemanalyzers，forexamples，XRD，EDS，SEMandAFM，thechemicalcomposition，phaseconstitutionandmorphologyofTi02andCe02厂n02filmsaleanalyzed．UV—VIStransmittionofthefilmswereinvestigatedwithUV—VISspectralphotometer．Thetransmissionmechanismsoffillsareal

7、sodiscussed．TheexperimentresultsshowthatthethicknessesofCe02fri02filmsaleuniform．Thethicknessincreases耐mprolongingsputteringtimeandaddingsputteringpower．However，theenhancementofsputteringpressurereduc