磁控溅射制备TiO_2薄膜研究.pdf

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1、分类号:T6178密级:公开UDC11035：单位代码:ifltfEMSHENYANGUNIVERSITY论文题目：磁控溅射制备Tia薄膜研究学号：130852040133作者：张盼盼专业(领域)：材料工程•■沈阳大学硕士学位论文论文题目：_______磁控溅射制备TiCh薄膜研究作者：张盼盼指导教师：丁龙先教授单位:龍诗协助指导教师：陈咏梅高级工程师单位:&雖截雜________________单位：____________诒文答箱口期：2fl〗S年06月P日学位授子单位：沈阴大学AMaste

2、r’sThesisinMaterialsEngineeringStudyonTi〇2thinfilmsdepositedbymagnetronsputteringCandidate：ZhangPanpanSupervisor：ProfessorDingLongxianSchoolofMechanicalEngineeringShenyangUniversityJune192015独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注

3、和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：^关于论文使用授权的说明本人完全了解沈阳大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：导师签名：曰期:L^摘要光催化技术是一

4、种新兴、高效、节能的现代绿色环保技术，被大量应用于各个行业。在众多的光催化剂之中，TiO2以其廉价、化学性能稳定、安全无毒等优点而被广泛应用于多个领域内。而且TiO2薄膜的光催化性能受多种因素影响，比如表面形貌、Ti/O原子比例、膜层厚度和结晶性能（TiO2薄膜晶型、衍射峰强度等）。已有研究报告指出，工艺参数的改变对TiO2膜层的表面形貌、成分、厚度和结晶性能有重要影响，但对它们之间的规律分析的不够系统全面。因此本论文利用直流反应磁控溅射，采用不同工艺参数，在载玻片基底上制备了TiO2薄膜，并研

5、究了工艺参数对TiO2薄膜表面形貌、成分、膜层厚度和结晶性能的影响规律。本研究通过改变工艺参数（溅射功率、氧气分压、沉积温度、样品位置、转架开否和是否退火）制备了不同条件下的TiO2薄膜，并利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X-MAX能谱仪等测试方法对TiO2薄膜的表面形貌、成分、膜层厚度和结晶性能进行表征，探讨了工艺参数对TiO2薄膜形貌、成分、厚度和结晶性能的影响规律。结果表明：所制备膜层的各项性能随着工艺参数的改变而发生变化。（1）随着溅射功率的增大，TiO2薄膜表面变

6、得致密，颗粒增大，Ti/O原子比例也逐渐增大，并且膜层增厚；氧气分压为10%时薄膜的表面形貌、颗粒大小、Ti/O原子比例相比5%时要大；沉积温度的增大有利于薄膜表面颗粒的长大，而且促进Ti/O原子比例更加接近0.5；转架未开时薄膜的各项表面性能较开启时更好；经过后期退火后，薄膜的表面颗粒得到细化，但是Ti/O原子比例减小。（2）样品悬挂位置、转架的开否对TiO2薄膜结晶性能有一定的影响。当悬挂位置平行于位于钛靶中间时，薄膜结晶性能较好，衍射峰强度更加显著；当转架不开启时，薄膜的结晶度优于开启转架

7、时。氧气分压、沉积温度（300℃、350℃）对TiO2薄膜结晶性能影响较大。10%的氧气分压下薄膜的结晶性能优于5%下制备的薄膜；350℃下制备的薄膜结晶性能比300℃下的薄膜要好。溅射功率、是否退火对TiO2薄膜结晶性能影响很大。溅射功率较小时，薄膜为非晶I态，随着溅射功率的增大，薄膜结晶性越来越好；退火处理后薄膜结晶性优于未退火处理的薄膜，并且会出现显著的金红石相的衍射峰。关键词：光催化性能，直流磁控溅射，TiO2薄膜，表面形貌，结晶性能IIStudyonTiO2thinfilmsdepos

8、itedbymagnetronsputteringAbstractPhotocatalysisisanew,highefficiency,energysavingandmodernenvironmentalprotectiontechnology,beingwidelyusedinvariousindustries.Inmanyofthephotocatalysts,TiO2,becauseofitscheap,chemicalstable,safe,nontoxic,iswidelyusedi