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基本信息

項(xiàng)目名稱：
二氧化鈦薄膜的制備及退火對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)的影響
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
該作品為本人負(fù)責(zé)的大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目《利用磁控濺射技術(shù)生長(zhǎng)納米二氧化鈦薄膜及其光學(xué)特性研究》的研究成果之一，現(xiàn)為中文核心期刊錄用。該作品的研究工作為今后進(jìn)一步研究二氧化鈦薄膜的光學(xué)性能以及實(shí)際應(yīng)用奠定了很好的基礎(chǔ)，具有科學(xué)性和重要的現(xiàn)實(shí)意義。
詳細(xì)介紹：
該作品為項(xiàng)目《利用磁控濺射技術(shù)生長(zhǎng)納米二氧化鈦薄膜及其光學(xué)特性研究》的重要研究成果之一。本項(xiàng)目針對(duì)磁控濺射生長(zhǎng)納米二氧化鈦薄膜的工藝參數(shù)（濺射功率、壓強(qiáng)、氬氧比例、沉積溫度等）做了大量研究工作，而該作品則是在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了退火對(duì)薄膜的形貌和結(jié)構(gòu)的影響。作品采用了一種很少被報(bào)道的二氧化鈦薄膜的制備方式制得薄膜（即先利用磁控濺射技術(shù)制得鈦膜，然后在大氣中退火將其氧化為二氧化鈦薄膜），并探討了退火溫度對(duì)薄膜的微觀形貌以及結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，得到了相關(guān)結(jié)論。該作品為二氧化鈦薄膜在光催化、光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

作品圖片

  • 二氧化鈦薄膜的制備及退火對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)的影響
  • 二氧化鈦薄膜的制備及退火對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)的影響
  • 二氧化鈦薄膜的制備及退火對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)的影響
  • 二氧化鈦薄膜的制備及退火對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)的影響
  • 二氧化鈦薄膜的制備及退火對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)的影響

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

撰寫目的：報(bào)道一種TiO2薄膜的制備方式，并研究退火溫度對(duì)其結(jié)構(gòu)、形貌的影響。 基本思路：（1）采用一種新的方式制備出TiO2薄膜；（2）用掃描電子顯微鏡（SEM）表征薄膜的表面形貌；（3）用X射線衍射（XRD）對(duì)樣品進(jìn)行表征，分析該薄膜的結(jié)構(gòu)，探討退火溫度對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律；（4）用Raman光譜表征二氧化鈦薄膜的結(jié)構(gòu)（晶型轉(zhuǎn)變），進(jìn)一步佐證XRD的分析結(jié)論；（5）測(cè)試薄膜的透過率。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

該作品從二氧化鈦薄膜的制備工藝出發(fā)，研究退火對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)及形貌的影響，研究方法合理，并采用了多種先進(jìn)的測(cè)試手段對(duì)樣品加以分析，具有先進(jìn)性。獨(dú)特之處在于采用將鈦膜后氧化制備二氧化鈦薄膜，并進(jìn)一步分析退火對(duì)薄膜的影響，這類工作很少見文獻(xiàn)報(bào)道，此外該作品中還采用了Raman光譜來表征薄膜的結(jié)構(gòu)和晶型轉(zhuǎn)變，具有新意。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

（1）該作品利用磁控濺射法制備TiO2薄膜，通過對(duì)其工藝參數(shù)以及退火因素對(duì)薄膜的影響情況的研究，對(duì)薄膜的制備條件進(jìn)行了優(yōu)化，最終得到高質(zhì)量的TiO2薄膜； （2）該作品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)詳實(shí)可靠，有重要的參考價(jià)值（已用于中文核心期刊），在前人的工作基礎(chǔ)上有較大的創(chuàng)新和提高，對(duì)于進(jìn)一步研究開發(fā)薄膜在其他方面的應(yīng)用，如光催化，光電轉(zhuǎn)換等方面奠定了基礎(chǔ)。

學(xué)術(shù)論文摘要

利用磁控濺射技術(shù)，在熔融石英基片上沉積Ti膜，分別在400oC，600oC，700oC，900oC的大氣中退火獲得TiO2薄膜。采用這種制備方式獲得的TiO2薄膜呈現(xiàn)不同的顏色，退火溫度為400oC的樣品為暗紫紅色，600oC時(shí)為黑色，而在700oC和900oC時(shí)均為黃色。采用X射線衍射，掃描電子顯微鏡（SEM）以及Raman光譜等手段研究了退火溫度對(duì)TiO2薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌的影響。結(jié)果表明：退火溫度為400oC時(shí)，TiO2薄膜為銳鈦礦相，溫度升高至600oC時(shí)，幾乎轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石晶相，但仍存在微量銳鈦礦相，溫度升高至700oC以上，則完全轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石晶相。說明退火溫度的升高有利于薄膜結(jié)晶度的提高以及金紅石相的形成，且使薄膜透過率降低。由XRD衍射圖知退火溫度為700oC和900oC時(shí)，薄膜的金紅石相沿（101）晶面擇優(yōu)取向。

獲獎(jiǎng)情況

該作品為大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目?jī)?yōu)秀論文，并被中文核心期刊《光譜實(shí)驗(yàn)室》錄用，將于2011年第5期正式發(fā)表。

鑒定結(jié)果

該作品中的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，作品的全部?jī)?nèi)容為本人參與并獲得的研究成果。

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

有很多種方法被用來制備TiO2薄膜，如化學(xué)氣相沉積、溶膠-凝膠法、脈沖激光沉積、噴霧熱分解法等。而磁控濺射法因具有成膜條件和厚度易于控制，成膜牢固，重復(fù)性好，在較低溫度下可制備出高質(zhì)量的薄膜等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于TiO2薄膜的制備中。不少研究者采用磁控濺射法制備TiO2薄膜，并針對(duì)濺射功率、沉積溫度、沉積時(shí)間、氧分壓、濺射壓強(qiáng)等工藝參數(shù)以及退火處理等因素對(duì)薄膜的影響做了大量工作?；诖趴貫R射法，采用不同的摻雜方式對(duì)TiO2薄膜進(jìn)行摻雜，研究摻雜對(duì)TiO2薄膜結(jié)構(gòu)及性能的影響，這已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。但是當(dāng)前研究者在TiO2薄膜的制備方式以及退火氛圍對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)及性能的影響方面的研究工作還很欠缺，這正是本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容。本項(xiàng)目采用了兩種退火方式（即大氣退火和封管氬氣退火）和三種TiO2薄膜的制備方式（即用TiO2靶原位生長(zhǎng)TiO2薄膜；用Ti靶在氬氧氛圍中濺射得TiO2薄膜；用Ti靶先沉積Ti膜，再在大氣中退火，后氧化得TiO2薄膜）制備TiO2薄膜，該作品正是這部分的研究成果之一。
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