TiO_2薄膜成分和结构分析及其对折射率的影响

在硅衬底上利用电子束蒸发沉积了TiO_2薄膜,利用椭圆偏振仪测量了不同沉积温度下的TiO_2薄膜的折射率,发现其折射率随着沉积温度的升高而升高.利用X射线衍射(XRD)仪对这些薄膜的结构进行表征,发现折射率高的样品其结晶化程度也高.利用X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶红外吸收谱(FT-IR)相结合的方法对薄膜的成分进行分析,发现内部存在低价态的钛氧化物,使薄膜的折射率明显低于固体块材料的折射率.     

Hydrophilic property of SiO2-TiO2 overlayer films and TiO2／SiO2 mixing films

The photo-induced hydrophilicity of SiO2 overlayer on TiO2 films prepared by sol-gel method was investigated by means of soak angle measurement, XPS, UV-VIS and FTIR spectra. The results show that, compared with the TiO2 film without SiO2 overlayer, when the TiO2 film is thoroughly covered by SiO2 overlayer, the hydrophilicity and the sustained effect are enhanced. It is found that the significant growth of the OH- group occurs in the surface of SiO2 overlayer. The different mechanism of enhanced hydrophilicity between SiO2 overlayer on TiO2 films and TiO2/SiO2 mixing films was analyzed. The result suggests that the photo-generated electrons created in the interface between TiO2 and SiO2 tend to reduce the Ti(Ⅳ) cation to the Ti( Ⅲ ) state, and the photogenerated holes transmit through the SiO2 layer to uppermost surface efficiently. Once the holes go up to the surface， they tend to make the surface hydrophilic. The stable hydrophilicity of SiO2 overlayer which adsorbs more stable OH groups, enhances the sustained effect, i.e. the super-hydrophilic state can be maintained for a long time in dark place.     

泡沫镍负载TiO2和TiO2/3Al2O3·2SiO2薄膜的光催化性能

以泡沫镍为载体,3Al2O3·2SiO2作为过渡中间层,用溶胶-凝胶法在泡沫镍上负载锐钛矿相的TiO2薄膜,制成泡沫金属基的TiO2和TiO2/3Al2O2·2SiO2光催化材料,利用TG-DSC、XRD和FE-SEM等测试手段对其进行表征,用乙醛气体的光催化降解测试其光催化活性.研究表明泡沫镍负载的TiO2和TiO2/3Al2O3·2SiO2薄膜均具有良好的光催化活性,其中,由于负载的3Al2O3·2SiO2过渡中间层增大了载体的比表面积,使负载光催化剂的活性位大大增加,因此,TiO2/3Al2O3·2SiO2薄膜的光催化活性较单一的TiO2薄膜有非常显著的提高.     

纳米TiO2含量对有机硅/SiO2杂化涂层性能的影响

将锐钛矿型纳米TiO2粉体分散于乙醇中后,按一定的固体组分含量加入到采用溶胶-凝胶法制备的有机硅/SiO2杂化溶胶中,制备出含不同量TiO2的有机硅/SiO2杂化溶胶,在100℃下烘干12 h得到含TiO2的有机硅/SiO2杂化涂层。红外光谱研究表明杂化材料中Ti原子已接枝到了杂化网络中。对杂化涂层性能测试表明:当TiO2质量分数为1%时涂层有较好的物理和耐蚀性能,并且具有良好的防霉效果。     

PECVD 技术制备低折射率光学薄膜

采用等离子体增强化学气相沉积法在硅片上沉积含氟氧化硅薄膜,用椭偏仪测量薄膜的光学参数,研究了在固定抽速和真空度自动调节情况下C2F6气体流量的变化对薄膜折射率、消光系数、沉积速率的影响。实验表明在温度300℃、射频功率200 W、压力20 Pa,SiH460 sccm,N2O440 sccm,C2F630 sccm的工艺参数下沉积的薄膜在550 nm处折射率为1.37,消光系数4×10-4,可作为光学减反膜的材料。     

表面光催化还原铁对TiO2/SiO2光催化活性的影响

用表面光催化还原铁法对TiO2 /SiO2 复合氧化物进行改性 ,并在改性后用XRD ,TEM进行化学状态、晶体组成与颗粒大小分析。通过对亚甲基蓝的降解揭示表面光还原对催化剂活性的影响。结果表明 :经过表面光催化还原铁法改性的催化剂活性要高于未改性的 ,随着表面还原Fe量的增加 ,催化活性增加。但n(Fe)∶n(Ti) >1.0 %后 ,催化性能急剧下降 ,最佳值为 1.0 %。讨论了Fe杂质对光生载流子分离效率的影响及其影响光催化剂活性的机理。Fe3 + 和Fe2 + 共同存在 ,Fe3 + 是光生电子的捕获阱 ,Fe2 + 是光生空穴的捕获阱 ,在二者的协同作用下 ,载流子得到有效分离 ,催化活性得到提高。     

Al2O3对等离子喷涂Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2复合陶瓷涂层性能影响研究

目的研究Al_2O_3添加量对Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al_2O_3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al_2O_3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al_2O_3含量对涂层各性能的影响。结果随着Al_2O_3含量的增加,Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al_2O_3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明,Al_2O_3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al_2O_3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为-0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al_2O_3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al_2O_3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,等离子喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。     

溶胶凝胶法制备PTFE/SiO2杂化薄膜的研究

本文采用溶胶凝胶法,以聚四氟乙烯乳液(PTFE)和硅溶胶(SiO2)为主要原料,在玻璃基片上制备了一种有机-无机杂化薄膜。利用接触角测量仪和扫描电镜等手段对样品薄膜表面的接触角大小和显微结构进行了表征和分析,通过正交试验和方差分析考察了原料配比、水浴温度和陈化时间对薄膜表面接触角影响的显著性大小,并对疏水薄膜的工艺及显微组织进行了研究。结果表明,影响接触角的显著性依次是:原料配比>水浴温度>陈化时间;当VPTFE:VSiO2:VH2O=10:15:5(ml)时,常温下制备的溶胶在陈化24 h后所制样品薄膜的静态接触角为98.73°,薄膜具有疏水性,此时薄膜具有凹凸不平的粗糙结构,表面有微米级的沟槽、凸起和线条状组织。     

TiO2薄膜在玻璃材料上的亲水性研究

用真空蒸镀法在玻璃基片上制备TiO2薄膜,分别在300、400、500、600℃下退火.用紫外-可见吸收光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、接触角测定等分析方法研究蒸镀时间、退火温度和退火时间对薄膜亲水性的影响,找出真空蒸镀法制备亲水性TiO2薄膜的最佳工艺条件.结果表明:经紫外光照射1h后,所有TiO2薄膜都能被水润湿,在蒸镀时间为45s,退火温度为500℃,退火时间为2h条件下制得的薄膜样品亲水性能最佳.     

高折射率锐钛矿TiO2薄膜的低温直流磁控溅射制备技术

目的研究低温条件下高折射率锐钛矿结构TiO_2薄膜的制备条件及影响因素。方法用直流磁控溅射技术(DCMS)和改进的直流磁控溅射技术(能量过滤磁控溅射技术,EFMS)制备TiO_2薄膜。采用正交试验方法研究DCMS技术工艺参数对TiO_2薄膜的影响,确定了低温制备高折射率锐钛矿TiO_2的最优制备条件,在该最优制备条件下,又采用FEMS技术制备了TiO_2薄膜,并对比两种技术制备的薄膜。TiO_2薄膜的微结构用X射线衍射和Raman光谱衍射进行表征,样品的表面形貌用扫描电镜SEM进行观察,薄膜的光学特性用椭偏光谱仪测试、拟合处理得到。结果在较低的温度100℃下,利用DCMS和EFMS技术制备的TiO_2薄膜具备良好的单一锐钛矿结构。EFMS技术制备TiO_2的孔隙率为4.7%,550 nm处的折射率为2.47,平均晶粒尺寸为12.5 nm。经计算,DCMS和EFMS技术制备的TiO_2薄膜的光学带隙分别为3.08 e V和3.37 e V。结论利用DCMS技术和EFMS技术可在低温制备出锐钛矿TiO_2薄膜,EFMS技术制备的薄膜孔隙率较低,折射率较高,晶粒较均匀细小,光学带隙较大。     

薄膜厚度对HfO2薄膜残余应力的影响

HfO2薄膜是用电子束蒸发方法制备的，利用ZYGO干涉仪测量了基片镀膜前后曲率半径的变化，计算了薄膜应力。对样品进行了XRD测试，讨论了膜厚对薄膜残余应力的影响。结果发现不同厚度HfO2薄膜的残余应力均为张应力，应力值随薄膜厚度的增加而减小，当薄膜厚度达到一定值后，应力值趋于稳定。从微观结构变化对实验结果进行了分析，发现微结构演变引起的本征应力变化是引起薄膜残余应力改变的主要因素。     

光催化二氧化钛薄膜的制备工艺研究进展

评述了制备二氧化钛薄膜的液相法、气相法和电化学法3大类方法的优缺点，以及3大类方法所包含的溶胶-凝胶、微乳液、磁控溅射、物理气相沉积、化学气相沉积、阳极氧化和微弧氧化等方法制备二氧化钛薄膜的工艺步骤、特点及研究进展。文章最后指出，液相法由于自身存在的优点，仍将是今后二氧化钛薄膜制备和研究的重点；而光催化性能更好的掺杂二氧化钛，其研究重点是探讨掺杂方式、制备方法和优化配比等。     

TiO2-SiO2多功能薄膜的制备及其性能研究

目的 改善普通玻璃的防雾性能。方法 采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备均匀透明的x Ti O₂-(1-x)Si O₂(x为1.00、0.75、0.50、0.25、0)复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征Ti O₂-SiO₂复合材料的微观结构和表面形貌,通过紫外可见近红外分光光度计、接触角测试仪测试TiO₂-SiO₂复合薄膜的光学性质和润湿性,通过热水浴实验评价镀膜前后玻璃的防雾性能。结果 XRD测试结果表明,Ti O₂-Si O₂复合材料由锐钛矿相Ti O₂和非晶相Si O₂构成,其相结构随着Ti O₂含量的变化而变化。SEM和AFM结果表明,在Ti O₂-Si O₂复合薄膜中,当Si O₂的物质的量分数小于50%时,Ti O     

双靶溅射法制作SmS光学薄膜

以Sm和Sm2S3为靶材，采用双靶子溅射系统，于单晶Si基板上成功制作了S-SmS和M-SmS微晶薄膜，并采用XRD，AFM和RBS及光学性能测定等测试手段对薄膜进行了分析测试。结果表明：基板温度低于200℃的情况下；或者在基板温度为400℃，薄膜组成中Sm过量的条件下均可以直接获得在常温常压下稳定存在的M-SmS微晶薄膜。S-SmS和M-SmS微晶薄膜表现出明显不同的光学特性。     

蒸镀法制备ZnS光学薄膜研究

采用真空蒸镀法在Si(111)基板上制备了ZnS光学薄膜,并系统研究了蒸发温度、沉积时间、基板距蒸发源的位置等因素对所制备薄膜物相及显微结构的影响.用X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)对制备的薄膜进行了表征.结果表明:制备薄膜的物相主要以β-znS闪锌矿(Sphalerite)为主,并有少量的α-ZnS纤锌矿(Wurtzite),薄膜具有(111)结晶取向的生长特征.当沉积温度为1200℃时,所制备薄膜的结晶性能较好,随沉积时间延长,薄膜的结晶性能降低.     

椭圆光谱法研究TiO_2薄膜的光学性能

使用直流磁控溅射法,通过改变沉积压强在玻璃衬底上制备了Ti O2薄膜。通过椭圆光谱法研究了Ti O2薄膜的光学性能;利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射对薄膜的表面形貌和结构进行了表征。结果表明:压强的大小在磁控溅射法制备Ti O2薄膜过程中能有效控制其晶粒尺寸、膜厚及薄膜的折射率。压强越大,晶粒尺寸越小,吸收边"蓝移"越明显;薄膜厚度随压强的增大先增加后减小;平均折射率随压强的增大呈下降趋势,消光系数在可见光波段的平均值趋于零。     

单层TiO2/SiO2光学薄膜减散射理论与实验探究

目的 降低单层光学薄膜的散射损耗。方法 通过相干散射理论研究,给出了单层光学薄膜减散射的理论依据。利用电子束热蒸发技术在K9玻璃上分别镀制了单层光学厚度为λ/2的TiO2和λ/4的SiO2薄膜,并通过改变工艺对薄膜的表面粗糙度进行了调控,利用horos散射仪分别测量了镀膜前后光学元件表面的双向反射分布函数。结果 对于光学厚度为λ/2的单层TiO2薄膜,当薄膜上下界面粗糙度比值为0.7时,减散射效果明显优于比值为0.6和0.9,且比值越接近0.71,减散射效果越明显。对于光学厚度为λ/4的单层SiO2薄膜,当薄膜上下界面粗糙度比值为0.7时,减散射效果明显优于比值为0.8和1.4,且比值越接近0.13,减散射效果越明显。结论 单层光学薄膜减散射条件不仅与光学薄膜的界面粗糙度有关,而且与薄膜光学厚度和膜料折射率也有着密切的关系。对于特定光学厚度的单层TiO2和SiO2薄膜,当薄膜上下界面的粗糙度比值满足减散射区间时,都可以实现减散射的效果,且比值越接近最佳减散射比值,减散射的效果越好。此外,在一定条件下,薄膜表面粗糙度大于基底表面粗糙度时,也有可能实现减散射的效果。     

浸渍式提拉法制备TiO2薄膜的微观结构和润湿性

目的研究工艺参数与TiO_2薄膜的微观结构、光学性质及润湿性的关系。方法以钛酸四丁酯为原料,乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶浸渍式提拉法,改变工艺参数(提拉次数、提拉速度),在玻璃衬底上制备了TiO_2薄膜,并通过光学表面形貌仪、紫外可见分光光度计及接触角测试仪分析了不同参数下制备的TiO_2薄膜的微观结构、光学性质和润湿性。结果提拉次数和提拉速度都会影响薄膜的微观结构,提拉2次,提拉速度在3~7 cm/min之间制备的TiO_2薄膜表面平整、致密。在提拉方向上,存在厚度梯度,厚度梯度为1 nm/μm。透射光谱显示TiO_2薄膜在可见光区透明,吸收边与提拉工艺有关,提拉速度为7 cm/min,提拉2次制备的TiO_2薄膜,禁带宽度为3.57 e V,此时,接触角为14.8°。结论提拉速度、提拉次数影响TiO_2薄膜的微观结构、光学性质和润湿性。通过提拉工艺参数的调整,可以制备均匀致密、具有亲水性的半导体TiO_2薄膜。     

纳米二氧化钛薄膜制备研究进展

根据近年来国内外TiO2功能薄膜的研究现状,对化学气相沉积法、水解-沉淀法、液相沉积法、溶胶-凝胶法、溅射法、离子束辅助沉积法等化学和物理制备方法的研究进展进行了综述,并对其优缺点进行了比较和评述.