【作者】 马锦；

【导师】 孙兆奇；

【作者基本信息】 安徽大学 ， 材料物理与化学， 2007， 硕士

【摘要】 采用射频磁控溅射法制备了二氧化钛（TiO₂）纳米薄膜，厚度约为150nm。制备出的薄膜在大气环境下进行了等时（0．5h）变温（200℃，400℃，600℃，800℃，1000℃，1200℃）热处理；对0．5h退火的样品在相应的温度下再分别进行退火1h的热处理，退火1h的样品用来测试薄膜的XPS和AFM特性。用X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱仪（XPS）、紫外-可见光分光光度计（UV-Vis）、荧光光谱仪和四探针测试仪等测试手段分别对薄膜的微结构、化学组分和光电特性进行了测试与分析。XRD分析结果表明：400℃退火后，薄膜完成了由非晶到锐钛矿相的转变；1000℃退火后，薄膜样品完成了由锐钛矿相到金红石相的转变。AFM分析结果表明：随着退火温度的升高，TiO₂薄膜的平均颗粒度先减小而后增大，这是由于出现晶相转变的原因。XPS分析结果表明：未退火时Ti2p结合能为458．26eV，随着退火温度的升高，结合能逐渐减小，1000℃退火时，Ti2p结合能为458．18eV，未退火及退火后样品中的Ti均以+4价态存在。薄膜的光电特性测试结果表明：低温（＜800℃）退火后TiO₂薄膜在紫外．可见光范围的平均透射率都很高，平均在50％以上。高温（＞800℃）退火后，平均透过率下降很大；吸收率和反射率及折射率与低温退火样品差别很大。椭圆偏振方法测量了薄膜的折射率与消光系数，并与分光光度计测试的薄膜折射率与消光系数进行了对比。荧光光谱显示，Si和SiO₂衬底上制备的TiO₂薄膜的发射峰主峰分别在425nm和450nm左右，但峰强较弱。电阻率测试表明，1200℃退火的薄膜导电性能最优时为78．9Ω·cm。在300℃退火附近性能指数最佳，为4．4×10^-3Ω^-1。论文共分四章：第一章是绪论，概述了进行此方面研究的背景、意义和国内外相关工作：第二章简述了TiO₂薄膜理论基础及实际应用；第三章详述了TiO₂薄膜的制备和热处理条件对其微结构及其光电特性的影响；第四章是结论。更多还原

【Abstract】 Titanium oxide （TiO₂） films are prepared by radio frequency （RF） magnetron sputtering. The target is TiO₂ ceramic. After deposition, the films are annealed in air at 200℃, 400℃, 600℃, 800℃, 1000℃, 1200℃for 0.5h and 1h. The microstructure, chemical composition and photoelectric properties of the films are analyzed by x-ray diffraction （XRD）, atomic force microscopy （AFM）, x-ray photoelectron spectroscopy （XPS）,ultraviolet-visible spectrophotometer （UV-Vis） and four-probe instrument. Microstructure analysis shows that the films still keep the square crystal structure. There are different crystal phases during annealed at different temperature. AFM analysis indicates that TiO₂ average granularity from diminishing to increasing with increasing annealing temperature. XPS analysis shows that when annealed at lh, with increasing annealing temperature, binding energies of Ti2p in the films fall from 458.26eV to 458.18eV. The photoelectrical property analysis shows that after annealing, the TiO₂ films represent excellent transmission: the average transmittance over 200～900nm is 50% for low temperature sample; at the same time, it is 15% for high temperature sample. Electrical resistance that expresses excellent is 78.9Ω·cm when annealed at about 1200℃, and figure of merit represents excellent at about 300℃to 4.4×l0^-3Ω^-1.This paper consists of four chapters. The first one is an introduction, summarizing the background, significance and related researches. The second chapter expatiates on the film preparation and the influence of annealing condition on film microstructure, chemical composition. The third chapter indicates on the film photoelectricity and the influence of annealing temperature on film photoelectrical properties. The fourth one is conclusion.更多还原