脉冲调制射频等离子体化学气相沉积tio2三维结构薄膜

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1、分类号学校代码10255UDC学号2131393东华大学硕士学位论文脉冲调制射频等离子体化学气相沉积TiO2三维结构薄膜TheRadio-FrequencyPlasmaEnhancedChemicalVaporDepositionof3DStructureTiO2Thin-FilmByPulseModulation姓名韩佑驰指导老师石建军教授东华大学理学院申请学位级别硕士学科专业名称物理学论文提交日期2016年5月论文答辩日期2016年5月培养单位东华大学理学院应用物理系学位授予单位东华大学答辩委员会主席万方数据东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈

2、交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日万方数据东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密

3、后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据脉冲调制射频等离子体化学气相沉积TiO2三维结构薄膜脉冲调制射频等离子体化学气相沉积TiO2三维结构薄膜摘要TiO2经过几十年来的专家和学者的研究，使其成为材料应用中金属氧化物的一颗新星，由于其特殊的抗环境腐蚀能力、化学稳定性好、生物相容性好、价廉易得等特点，在新能源、新材料、环境、医药等领域表现出良好的应用前景，如水解制氢、空气与水净化、光伏电能转换等。本文主要从脉冲调制技术入手，参考最年来的学者利用脉冲调制技术得到的新的等离子体放电特性，操控其优势特性来产生稳定的等离子体，从而借

4、助化学气相的干法刻蚀沉积原理来构造具有三维空间的TiO2薄膜，试验主旨是操控脉冲调制技术，变换各类沉积参数，获得各种形貌差异和光学特性差别的薄膜，并且TiO2薄膜形貌三维构造明显，调控的沉积参数主要有气压、基片温度、上下电极距离、功率、以及脉冲调制占空比，摸索参数上的差别，对比种种形貌差异和性能优劣。首先，利用工业化设计的沉积系统，成功产生了稳定性好、放电强度高、大尺度均匀脉冲调制射频辉光放电等离子体。其次，通过试验测量Ar/O2/TiCl4放电体系的电流-电压（I-V）关系曲线和发射光谱，研究了脉冲调制射频等离子体在不同功率、气万方数据脉冲调制射频等离子体化学气相沉积TiO2三维结构

5、薄膜压、占空比、以及O2和TiCl4流量下的放电特性。试验主要尝试了Ar/O2/TiCl4放电体系辅助以操控脉冲调制技术，获得放电体系稳定性好，放电强度高，射频放电特性几乎没有改变，其放电电流和电压的曲线近似于正弦曲线，且放电电流相位领先于放电电压，这是典型的辉光放电特性。比较了不同气压下电流电压曲线峰峰值的差异峰值。同时，低气压下，放电功率的提升导致电流峰峰值提高，而电压峰峰值几乎不变。恒定功率下，脉冲调制占空比的减小导致电流峰峰值的减小，而电压峰峰值几乎不变。研究了Ar以及O2典型的等离子体发射光谱中特征谱线ArI763nm，811nm，912nm及OI777nm和O844nm强度

6、的变化，结果表明，较高的功率，优化的O2和TiCl4流量比，有利于Ar和O原子高能激发态的生成，以及TiO2的化学气相沉积和结晶。最后，研究了基片温度，电极间距，功率，气压以及脉冲调制占空比等制备参数的变化对TiO2薄膜形貌以及结晶的影响，探讨了不同形貌和性能的TiO2三维结构薄膜的形成机理。实验结果表明，脉冲调制技术减少射频连续放电所带来的热积累效应，适合制备大面积均匀的TiO2的薄膜。当放电电极间距减小，薄膜结构由网状结构转变为三维片状晶体结构。基片加热后，加强了薄膜粘附性能和结晶度。常压下，射频功率的提高，有效地改变了TiO2三维结构薄膜形貌，增加了比表面积。常压下的高功率有助于

7、大尺寸的晶体生长，但得到的晶体排列均匀性较差，结构松散，低气压下TiO2晶体颗粒虽然小，但生长万方数据脉冲调制射频等离子体化学气相沉积TiO2三维结构薄膜均匀，晶体规则有序，结构紧密。低气压下，随着脉冲调制占空比的减小，薄膜形貌发生改变，晶体结构由松变紧，结晶度得到提升。薄膜经过光催化试验发现，加热基片温度有助于光催化降解亚甲基蓝溶液。关键字：脉冲调制技术，TiO2薄膜，3D形貌，PECVD，等离子体特性,光催化万方数据脉冲调制射频等离子体化学