射频磁控溅射制备纳米TiO_2薄膜及其表征-论文.pdf

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1、轻工科技2012年4月第4期(总第161期)LIGHTINDUSTRYSCIENCEANDTECHNOLoGY．化工与材料射频磁控溅射制备纳米TiO2薄膜及其表征贾曦，刘洋溢z(1．乐山职业技术学院，四川乐山614000；2．三门峡市质量监测局，河南三门峡472000)【摘要】采用射频磁控溅射法制备纳米TiO：薄膜。采用X射线衍射仪(xRD)、原子扫描电镜(AFM)对纳米TiO：薄膜晶体结构、表面形貌进行表征。研究了热处理对纳米TiO：薄膜晶体结构、表面形貌的影响。结果表明，热处理后TiO：颗粒变小，薄膜更加致密。热处理前TiO薄膜没有出现晶相，呈无定型，50

2、0℃条件下热处理1h后出现锐钛矿相，升高热处理温度未出现金红石相。【关键词】纳米TiO。薄膜；射频磁控溅射；晶体结构；表面形貌【中图分类号】TQ342【文献标识码】A【文章编号】2095—3518(2012)04—28—021引言40mA，波长O．154nm。扫描速度0．02o)／s，扫描范围20为二氧化钛(TiO：)具有良好的光催化性和亲水性能，并由于20～80。。采用韩国产型号为SE一100E的AFM对纳米TiO其化学稳定性好、反应活性高，成本低而受青睐。1972年，Fu—薄膜表面进行微观形貌观察。jishima和Honda首次报道了TiO：单晶电极在紫外

3、光照射下可分解水而产生氢气和氧气【lJ，这种光催化性能的发现立即引3结果与讨论起了科技界的广泛关注，并相继开展光催化的研究工作。TiO3．1热处理对纳米TiO薄膜晶体结构的影响被用于光催化剂降解有机污染物，具有其它方法无可比拟的优点，几乎能降解所有的有机物，同时也能起杀菌作用，具有广泛的应用前景四。1996年Fujishima等报道了溶胶一凝胶制备的多晶TiO：薄膜的光生亲水性以及亲油亲水双亲特性DI，超亲水性使其具有防雾功能，双亲特性使其表面具有自洁功能，TiO薄膜的制备和实用化研究成为一个热点。目前，制备TiO：薄膜的技术主要有溶胶—凝胶法H、喷雾热解法、

4、等离子体化学气Z-ln删’a：热处理前Ib：500~(2．1h热处理后相沉积法(PECVD)网和溅射法。射频溅射成膜速度快，获得的图1纯氩气条件下制备TiO薄膜热处理前后XRD对比图薄膜的密度高，针孔少，而且纯度高；薄膜与有机衬底之间的附图1为纯氩气条件下制备的TiO薄膜500％，1h热处理着性好，膜厚可控，重复性好，可大面积成膜。前后XRD对比图谱，明显看出热处理前TiO薄膜没有出现晶本文以纳米TiO颗粒自做靶材，采用射频磁控溅射在石相，呈无定型，500℃，lh热处理后出现锐钛矿相，在20值分英玻璃表面制备纳米TiO：薄膜。制备样品在不同的温度下热别为25．

5、28。、37．8。、48．O5。处形成特征衍射峰，对应其处理，并研究了热处理对纳米TiO：薄膜的晶体结构和表面形f101)、(004)、(200)晶面。貌的影响。2试验部分2．1纳米TiO2薄膜制备采用自制的纳米TiO靶材，以石英玻璃为衬底，在本底真空度为1．0×10一Pa，溅射气压为0．6Pa，溅射功率为200W，基底温度为室温的条件下制备纳米TiO：薄膜，分别在500℃、一●n日l。600oC、700℃、800℃、900oC对制备的样品进行热处理。并研a：500℃Ib：600~(3；c：700~12；d：800℃；e：900℃究了热处理对样品的晶体结构和表

6、面形貌的影响。图2纯氩气条件下制备TiO：薄膜不同热处理温度XRD对比图2．2测试和表征图2为该样品在不同温度(500、600oC、700oC、800℃、使用D8DiscoverSeries2型X射线衍射仪(XRD)做物相9o0℃)下热处理lh的XRD对比图谱，由a到e温度依次升分析，扫描方式为CuKaX射线束多层腹镜单色20方式高，按理论研究，随着热处理温度的升高，当热处理温度到达(multi—Layerfilmmirrorm0n0chyrornator)，管功率40kV7OO℃时TiO薄膜中会出现金红石相，继续升高温度到达【作者简介】grg(1983一)，

7、女，四川乐山人，助教，研究方向：光伏材料。28900~C会全部转换为金红石相[8,91，但从图2中观察可发现随着颗粒变小，薄膜更加致密。温度的升高并未出现金红石相。其原因可能是用纳米粉体制备靶材溅射出的薄膜，薄膜的物相比较稳定。4结论3．2热处理对纳米TiO。薄膜表面形貌的影响(1)采用射频磁控溅射方法制备的纳米TiO薄膜属于致密薄膜，表面颗粒形状规则，边界清晰，尺寸均一。(2)热处理前TiO：颗粒较大，热处理后颗粒变小，薄膜更加致密。(3)热处理前纳米TiO薄膜没有出现晶相，呈无定型，500~C条件下热处理1h后出现锐钛矿相，升高热处理温度未出现金红石相。黧

8、一参考文献⋯FuJishimaA，Ho