采用真空电弧源镀制纳米TiO2薄膜研究

在真空条件下利用真空电弧源在不同基底材料上镀制了TiO2薄膜.对影响镀膜过程和膜层质量的氧气工作压强和偏压等因素进行了研究.X射线衍射结构分析结果显示TiO2薄膜主要以锐钛矿相为主及少量的金红石相.对TiO2薄膜的物理性质、化学性质进行了初步检测.     

Fe掺杂量和退火氛围对TiO2薄膜晶体结构和磁性能的影响

采用直流磁控溅射方法在玻璃基片上制备了不同Fe掺杂量的TiO2薄膜,并对薄膜分别在空气和真空氛围下500℃进行30min退火处理。研究了Fe掺杂量和退火氛围对TiO2薄膜的结晶状态、表面形貌和磁性能的影响。结果表明,真空中500℃下退火的Fe掺杂的TiO2薄膜表现为非晶态结构,没有观察到室温铁磁性能的出现,而空气中500℃退火的样品显示出良好的结晶状态,且所有掺杂的样品均显示出室温铁磁性,并且随着Fe掺杂量的增加,TiO2薄膜的晶体结构逐渐由锐钛矿相向金红石相转变。     

环氧基片溅射钛副族氧化物薄膜的脉冲真空闪络特性

在绝缘材料表面制备半导电性及高导热系数的涂层可以明显提高材料的沿面闪络性能.采用高真空反应磁控溅射方法,在环氧基片表面溅射TiO2、ZrO2,HfO2薄膜,使用快脉冲真空闪络实验装置(50ns/600ns,前沿和半高宽时间),在真空度5×10-3Pa时,研究了上述三种氧化物薄膜的真空闪络特性.实验发现,TiO2和ZrO2薄膜以无定形态存在,表面颗粒未晶化,而HfO2薄膜已经晶化. TiO2薄膜的闪络电压最高,HfO2薄膜较低.TiO2和HfO2随着溅射时间的增加,镀膜的真空闪络电压有所提高,而ZrO2随着溅射时间的增加,镀膜的真空闪络电压有所下降.结合ANSOFT静电场仿真数据,分析了薄膜的基本特性对闪络后表面电位分布及闪络电压的影响机制.     

Ge掺杂二氧化钛复合薄膜制备及光吸收性能研究

采用磁控溅射和溶胶-凝胶两种方法在石英基体上制备了纯TiO2薄膜,并通过离子注入及溶胶掺杂方法分别对TiO2薄膜进行Ge掺杂改性。利用XRD、XPS及UV-Vis对两种TiO2复合薄膜的晶相结构、原子化学态以及光吸收性能进行了表征。结果表明,磁控溅射法制得TiO2薄膜为锐钛矿相,Ge离子注入引起复合薄膜的锐钛矿相消失,且该相600℃退火后并未得到恢复;经过退火后Ge在磁控溅射TiO2薄膜中以Ge单质存在。溶胶-凝胶法Ge掺杂复合薄膜中存在锐钛矿相TiO2和Ge晶相,Ge在薄膜表面以Ge和GeO2形式存在。两种掺杂方法制得的复合薄膜紫外-可见光吸收边均发生了红移。     

磷掺杂解决玻璃基TiO2光催化薄膜的钠扩散问题

采用溶胶-凝胶法在钠钙硅玻璃上制备了纯的和掺磷的TiO2薄膜,分别用AFM、XRD分析了薄膜的表面形貌和晶相组成.磷的掺入降低了TiO2锐钛矿相的结晶度,并且可以与从钠钙硅玻璃基片中扩散至薄膜的钠离子形成磷和钠的化合物,从而降低热处理过程中钠离子扩散对TiO2薄膜光催化活性产生的不利影响.利用罗丹明B作为光催化降解物质来表征TiO2薄膜的光催化活性,在相同的实验条件下,纯的TiO2薄膜的降解率为24.3%,掺磷5%的TiO2薄膜的降解率为50.3%.     

退火温度对TiO2薄膜结构与光学性能的影响

研究退火温度对薄膜相结构、表面化学组成、形貌及光学性能的影响.采用射频磁控溅射法在单晶硅片和石英玻璃片上负载TiO2薄膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、X光电子能谱(XPS)和紫外可见光谱(UV-vis)对其进行表征.结果表明,常温制备400℃以下退火的TiO2薄膜为无定形结构,400℃以上退火的TiO2薄膜出现锐钛矿相,600℃以上退火的TiO2薄膜开始出现金红石相,退火温度在1000℃以上时样品已经完全转变为金红石相;高温退火薄膜的组成为TiOx;随着退火温度的升高,薄膜透射率下降,折射率和消光系数有所增加.     

掺杂TiO2纳米膜光催化性能的研究进展

针对TiO2在实现清洁能源和净化环境方面的应用及其局限性,对各种类型掺杂TiO2薄膜的光催化性能进行了大量的研究.根据国内外近期在此领域的研究现状,综述了掺杂各种金属离子、非金属离子对TiO2薄膜的光催化活性机理的影响.掺杂主要是通过影响薄膜的晶相组成、能级、可见光响应范围等来改善光催化性能.对于TiO2薄膜,涂膜基体、热处理的制度和气氛等也有重要的影响.     

氮气流量和退火处理对射频磁控溅射氮掺杂二氧化钛薄膜性能的影响

常温下利用TiO2陶瓷靶采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了N掺杂TiO2薄膜。利用光学轮廓仪、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪分析(XPS)和分光光度计等对薄膜的沉积速率、化学组成、晶体结构和禁带宽度进行了系统研究。结果表明:磁控溅射N2流量和退火处理对薄膜的微观结构和性能有重要的影响。退火前,薄膜由非晶态TiO2构成;退火后,薄膜呈现锐钛矿相和金红石相的混合相。随着磁控溅射系统中N2流量的增加,退火前禁带宽度从3.19eV减少到2.15eV;退火后,薄膜由非晶相TiO2组织转化为锐钛矿TiO2和金红石TiO2构成的浑河相组织,禁带宽度相比退火前的非晶相TiO2薄膜略有增加。     

超细晶粒钛表面掺钽TiO2薄膜的微结构及血液相容性研究

采用直流反应磁控溅射法在超细晶粒钛表面沉积掺钽TiO2薄膜,研究了不同掺Ta量对超细晶粒钛表面TiO2薄膜结构、形貌和血液相容性的影响规律.结果表明,超细晶粒钛具有强烈的诱导金红石相形核效应,室温下可以获得超过90%含量的金红石型TiO2;Ta的掺入具有细化薄膜晶粒并抑制金红石相形成的作用;掺入少量Ta的TiO2薄膜具有较优的血液相客性;掺入过量Ta的TiO2薄膜为无定形结构,因抑制金红石相形成反而恶化TiO2薄膜的血液相容性.     

氢等离子体改性TiO2薄膜血液相容性研究

采用非平衡磁控溅射法制备金红石相TiO2薄膜,并用氢等离子体对TiO2薄膜进行了表面改性.XRD结果表明,改性薄膜的结构并没有发生变化, FTIR检测薄膜中没有发现明显的-OH基团.XPS分析表明,氢还原后薄膜次表面出现了氧缺位.浸润性实验结果表明,氢还原TiO2薄膜的亲水性有轻微的减弱.血小板黏附实验发现,在还原温度较低、时间较短(110℃、15min)时,TiO2薄膜的血液相容性得到明显改善,这与氧缺位的量有关,适量的氧缺位能改善TiO2薄膜的血液相容性.     

直流反应溅射TiO2薄膜的制备及其性能研究

采用直流反应磁控溅射的方法,溅射高纯钛靶在ITO石英衬底上制备了TiO2薄膜.用XRD、Raman光谱、AFM和紫外-可见光分光光度计分别测试了TiO2薄膜的结构、表面形貌和紫外-可见光透射谱,研究了工艺因素中溅射气压、氧氩比和退火温度对薄膜结构的影响.采用C(胶)/TiO2/ITO三层结构研究了锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应.实验结果表明较低的溅射气压、合适的氧氩比和较高的退火温度有利于锐钛矿TiO2薄膜的结晶.在2 V的偏压下,锐钛矿TiO2薄膜的紫外光响应上升迟豫时间约为3 s,稳定光电流可达到2.1 mA,对紫外光的灵敏性和稳定的光响应表明TiO2薄膜有可能成为一种新的紫外光探测器材料.     

CeO2掺杂TiO2催化剂薄膜的制备与表征

以Ar为工作气体，O2为反应气体，利用射频磁控溅射技术成功地在载玻片上沉积了透明TiO2催化剂薄膜。同时利用共溅射技术制备了掺杂CeO2的TiO2催化剂薄膜。采用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、UV-VIS-NIR分光光度计、原子力显微镜(AFM)对薄膜进行了结构和形貌表征。     

纳米TiO2薄膜的制备及其紫外光吸收性能的研究

采用sol-gel法制备TiO2薄膜。用XRD、AFM对其结构及表面形态进行了表征。用UV、SPS测试其光谱吸收、表面光伏特性。结果表明,在高软化温度ITO玻璃上得到比较好的锐钛矿型TiO2薄膜,且具有很强的紫外光吸收特性。随着烧结温度的升高,锐钛矿晶型更加趋于完整,使得紫外吸收曲线的带边蓝移。在紫外光照射下,所制得的薄膜有明显的光伏效应。较之粉体材料,吸收峰更趋向紫外区。为进一步研制新型紫外光传感器提供实验依据。     

TiO2与聚合物复合薄膜的离子自组装制备及表征

在常温下,以钛酸丁酯[(C4H9O)4Ti]和聚四苯乙烯磺酸钠(PSS)作为前驱物在普通载玻片上用离子自组装法制备了TiO2纳米粒子/PSS复合薄膜,复合薄膜的透过率随镀膜次数或薄膜厚度的增加而呈现周期性变化。透射电镜(TEM)测试结果表明,TiO2呈板钛矿晶体结构,薄膜连续而均匀,TiO2的平均粒径是3.6nm。光电子能谱仪(XPS)测试结果显示,薄膜中含有Ti、O、C元素,载玻片表面完全被TiO2纳米复合薄膜所覆盖。     

溅射工艺参数对Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜沉积速率和介电性能的影响

铁电/介电BST(BaxSr1-xTiO3)薄膜在微电子学、集成光学和光电子学等新技术领域有广泛的应用前景.用射频磁控溅射方法制备了厚约700 nm的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜,采用Al/BST/ITO结构研究了溅射功率、溅射气压、O2/(Ar O2)比和基片温度对上述BST薄膜沉积速率和介电性能的影响,并根据这些结果分析了较优的工艺条件,同时用XRD、XPS和SEM研究了薄膜的晶相、组成和显微结构.     

预涂SiO2的二氧化钛薄膜光催化活性与结构关系

载玻片上浸涂一层常温常压合成的SiO2溶胶后再浸涂TiO2溶胶制备预涂SiO2的TiO2薄膜光催化剂,结果发现浸涂一层SiO2会诱导金红石相TiO2生成,并使TiO2光催化活性提高71．75％,但预涂二层SiO2的TiO2薄膜仅有锐钛型且光催化活性较纯TiO2薄膜降低。这说明适量金红石型／锐钛型的混晶型TiO2具有更好的光催化活性。对TiO2微结构分析显示,TiO2薄膜点阵应变越大,薄膜光催化性能越好。X射线光电子能谱研究表明,预涂一层SiO2的Ti02薄膜Ti^3 含量较纯TiO2薄膜高,预涂二层SiO2的TiO2薄膜Ti^3 含量较纯TiO2薄膜低。扫描电镜分析说明,预涂SiO2的TiO2薄膜表面颗粒粒径较纯TiO2薄膜更小,薄膜颗粒粒径与光催化活性不是简单的一一对应关系。     

Ag/TiO2光催化薄膜清除乙烯气体的研究

乙烯对果蔬的生长有积极的作用,它可以促进果蔬的成熟,使其变得香甜可口。但果蔬成熟后乙烯的存在又可以加速果蔬的熟化程度,使其变得脆弱、易腐烂。因此,清除乙烯将对果蔬保鲜产生积极的影响。本文采用溶胶一凝胶方法制备了TiO2及Ag／TiO2薄膜。利用气相色谱法通过在自制的反应器内进行检测清除乙烯的实验,比较了TiO2薄膜和Ag／TiO2薄膜的光催化清除乙烯性能。结果发现,TiO2薄膜有较好的光催化清除乙烯性能,掺杂适量的Ag后,Ag／TiO2薄膜有更好的清除乙烯性能。本文还用XRD、SEM对TiO2及Ag／TiO2薄膜的形貌、物相结构、颗粒尺寸进行了表征分析并对实验结果进行了讨论。     

离子辅助蒸发TixOy制备氧化钛薄膜及特性

采用离子辅助沉积的方法,分别以TiO2和Ti3O5为初始膜料在K9玻璃上制备了氧化钛薄膜,并研究了离子束流密度对以Ti3O5为膜料制备的薄膜透射性能的影响.实验结果表明,热处理前薄膜都为无定形结构;热处理后有明显的锐钛矿结构(101)择优取向,以Ti3O5为初始膜料制备的薄膜吸收优于以TiO2为膜料制备的薄膜;薄膜透射率极值随束流密度增大有临界值.     

钠离子对TiO_2薄膜结构及其光催化活性的影响

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法在不同玻璃基板上制备TiO2薄膜,并通过降解浸渍在薄膜表面的甲基蓝来评价其光催化活性。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱等研究了晶型、表面元素分析和光吸收性能。并采用平行电极法测定TiO2薄膜的光电流,研究了薄膜表面载流子的复合情况。结果表明,薄膜的催化性能主要与基板热扩散到薄膜中的Na+和晶相相关。Na+抑制锐钛矿相TiO2的形成,并且在一定条件下促进由锐钛矿向金红石相的转变。Na+的扩散对TiO2晶粒尺寸影响不大。重要的是,扩散至薄膜的Na+不仅影响TiO2薄膜的晶相转变,而且成为光生电子与空穴的复合中心,同时影响其光催化活性。     

(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3薄膜的表面化学态研究

用溶胶-凝胶法制备(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3(简称PST)前驱体溶液,以三水醋酸铅、醋酸锶、钛酸丁酯为原料,乙二醇甲醚、去离子水、乙酰丙酮做溶剂,通过旋涂工艺在Pt/Ti/SiO_2/Si(100)基片上沉积PST薄膜.薄膜经320～380℃热分解,再经650℃退火30min,得到晶化好的薄膜样品,X射线衍射结果表明PST薄膜为钙钛矿立方相结构,其晶格常数为a=0.3919nm.用原子力显微镜观测其表面形貌,薄膜平均晶粒尺寸为300nm.用XPS测量了650℃退火PST薄膜样品的表面化学态,结果表明表面富铅,接近表面区域的原子比率Pb∶Sr∶Ti∶O是0.52∶0.50∶1.0∶3.02,接近(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3的理想配比.