氧化钛薄膜的制备及其光学、电学的应用研究.pdf

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1、分类号密级UDC学位论文氧化钛薄膜的制备及其光学、电学的应用研究（题名和副题名）李林（作者姓名）指导教师姓名吴志明教授（博导）电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称光学工程论文提交日期2012年4月11日论文答辩日期2012年5月22日学位授予单位和日期答辩委员会主席评阅人年月日注1注明《国际十进分类法UDC》的类号万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含

2、其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将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、汇编学位论文。（保密的学位论文在

3、解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要氧化钛薄膜(TiOx)由于其良好的热稳定性和化学稳定性，宽禁带、无毒、成本低、高折射率和制备方便的优异性能，已经成为一种备受瞩目的功能材料。可以广泛应用于光催化剂、紫外探测、热敏材料、太阳能电池、薄膜光波导和气体传感器等领域，特别是TiOx薄膜的热敏特性越来越受到重视。本论文基于TiOx薄膜的光学和电学特性分别从实验和理论两个方面对氧化钛薄膜进行了研究，采用了直流磁控溅射方法制备TiOx薄膜，主要研究了TiOx薄膜的制备条件对薄膜的热敏特

4、性和光学特性以及微观结构的影响和联系。本论文的研究内容具体包括以下几个方面：1)采用直流磁控溅射方法制备了不同衬底温度、氧气流量、退火环境的TiOx薄膜。2)对制备的薄膜用直流恒流源加热装置、SX1934(SZ-82)型数字式四探针测试仪和TES1310型温度计测量了薄膜的电阻温度变化曲线，计算出薄膜的TCR（电阻温度系数）值。发现随着衬底温度的增大，薄膜的TCR增大；随着氧气流量的增大，薄膜的TCR也是增大的；溅射时间和退火也对薄膜的TCR值有很大的影响。3)用X射线光电子能谱（XPS）、霍尔效应测

5、试仪（HEM）对薄膜的组份、载流子浓度和迁移率进行了测试和表征，发现随着溅射氧气流量的增大，薄膜中的氧钛元素成分比例增大，载流子浓度减小，迁移率增大。4)薄膜的光学常数用SENTECHSE850型光谱型椭偏仪测试，入射角50°，测试波长为300~800nm，采用cauchy模型对测试结果进行拟合。发现随着衬底温度的增大，薄膜的折射率n和消光系数k都随着增大，在衬底温度从150℃增大到250℃时，薄膜的光学带隙从3.46eV减小到3.02eV；随着氧气流量从5sccm增大到15sccm，薄膜的折射率n和

6、消光系数k都减小，薄膜的光学带隙从3.26eV增大到3.41eV。关键词：氧化钛薄膜，直流磁控溅射，电阻温度系数，光学常数I万方数据ABSTRACTABSTRACTTitaniumoxide(TiOx)thinfilmhasbecomeahigh-profilefunctionalmaterialduetoitsgoodthermalstability,chemicalstability,widebandgaps,non-toxic,lowcost,highrefractiveindexandthee

7、xcellentpropertiesofconvenientpreparation.Itcanbewidelyusedincatalyst,UVlightdetection,thermalmaterial,solarbattery,opticalwaveguide,gassensorsandotherfields,especiallyitsthermalcharacteristicshasattractedmuchmoreattention.Thispaper,wefocusedontheoptica

8、landelectricalpropertiesofTiOxfilmfromtwoaspects:experimentalandtheoreticalrespectively.TiOxfilmweredepositedbydcmagnetronsputteringsystem,studiedtheinfluenceandcontactofpreparationconditiononitsthermalproperties,opticalpropertie