能量过滤磁控溅射制备TiO_2薄膜的光催化性能研究

利用能量过滤磁控溅射(EFMS)技术制备了TiO_2薄膜,并利用X射线衍射、扫描电镜和紫外-可见分光光度计分析了薄膜的结构、形貌和对RhB溶液的光催化效率。研究表明:与直流磁控溅射技术相比,EFMS技术制备的TiO_2薄膜的晶粒尺寸更小,表面更加平整,紫外光照射2 h后,其光催化效率提高了1.5倍。     

磁控溅射和能量过滤磁控溅射TiO_2薄膜结构和光学性质的对比研究

磁控溅射是一种广泛应用的薄膜制备技术。能量过滤磁控溅射是对磁控溅射技术加以改进后的一种薄膜制备技术。通过改变能量过滤磁控溅射技术过滤电极网孔大小制备TiO_2薄膜,研究了网孔目数对薄膜物相结构、表面形貌以及光学性质的影响,并与磁控溅射技术制备的TiO_2薄膜进行了对比研究。结果表明:(1)能量过滤磁控溅射技术较磁控溅射技术所制备薄膜的结构均匀性更加优异,薄膜的透射率由86.5%增大到91.4%、波长500nm处折射率由1.61增加到1.68、波长300nm处消光系数由0.42降低到0.12;(2)能量过滤磁控溅射技术过滤电极网孔目数不同时薄膜的结晶性能、表面粗糙度以及光学性质均存在差异,且随网孔目数的增加呈周期性变化;(3)过滤电极网孔目数为8目时,薄膜的结晶性能较好、薄膜较为均匀、透射率较高,为91.4%。     

能量过滤磁控溅射技术制备ITO薄膜及其特性研究

采用磁控溅射(DMS)和能量过滤磁控溅射(EFDMS)技术在玻璃衬底上制备ITO透明导电薄膜。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射、紫外-可见分光光度计、四探针电阻仪、椭偏光谱仪等对薄膜的性能进行表征和分析,初步探讨了EFDMS技术的成膜机理。研究发现与DMS技术相比,EFDMS技术可有效降低薄膜的表面粗糙度,并且薄膜光电性能有一定改善。     

氧分压影响中频磁控溅射沉积SiO_2薄膜光学性能研究

采用中频反应磁控溅射沉积非晶二氧化硅(a_SiO2)薄膜,用X射线衍射、原子力显微镜、傅里叶红外光谱等方法研究氧分压影响退火前、后的两种SiO2薄膜样品的微观结构、折射率和消光系数等特性的变化规律。结果显示:室温下,沉积速率随氧分压的增大而减小,有利于提高薄膜的光滑性和致密度;在不同氧分压下沉积的SiO2薄膜均为非晶态结构;氧分压为25%时,薄膜表面具有均匀、光滑、致密的性能特征;折射率和消光系数都依赖于氧分压,氧分压大于15%时,薄膜在600 nm处的折射率n约为1.45～1.47,消光系数低于10-4。这表明适当提高氧分压有利于获得光学性能较好的SiO2薄膜。傅里叶红外吸收光谱测试表明,随着氧分压的升高,Si-O-Si伸缩振动峰向高波数方向移动,较高氧分压下沉积的SiO2薄膜具有较高的化学结合能,且结构和性能更稳定。     

能量过滤磁控溅射技术室温制备ITO膜的光电特性及其应用

利用在直流反应磁控溅射(DMS)技术基础上改进的能量过滤磁控溅射(EFMS)技术制备了ITO薄膜,并将其应用于顶发射有机电致发光器件(TOLED)的阳极。利用X射线衍射、原子力显微镜、椭圆偏振光谱仪和四探针方块电阻测试仪分析了薄膜的结构、表面形貌、光学和电学特性,利用自搭建的电压-电流密度-发光效率测试系统测量了TOLED器件的发光效率。结果表明,与DMS技术相比,EFMS技术可有效抑制对有机功能层的溅射损伤,制备的ITO薄膜表面更平整,晶粒尺寸更细小,而且具有优良的光学和电学性能(400~800 nm波长范围的平均透射率为87.1%;方块电阻低至4.56×10-4Ω·cm)。以该薄膜为阳极的TOLED器件的发光效率显著提高,在3.26 m A/cm2的电流密度下发光效率达到0.09 lm/W。     

PEM控制中频反应磁控溅射制备TiO_2薄膜的研究

采用中频反应磁控溅射孪生靶在玻璃基体上沉积TiO2薄膜。沉积过程中采用多路送气和等离子体发射光谱监测控制系统,使整个反应溅射过程维持在过渡区,从而快速稳定获得均匀高质量的TiO2薄膜,沉积速度在50 nm/min以上。随着SP值的增加,沉积速率的增加呈线性关系。通过比较不同SP值制备的TiO2薄膜的光谱图发现,快速稳定地沉积TiO2薄膜的SP值大致在2.5~3.8范围内。     

温度对磁控溅射氮化钛薄膜光学性能的影响

本文采用能量过滤磁控溅射技术(Energy Filter Direct Magnetron Sputtering,EFDMS),通过改变沉积温度在玻璃衬底上制备了一系列TiN薄膜.利用XRD进行了物相鉴定,使用分光光度计、椭圆偏振光谱仪和四探针电阻仪测试了TiN薄膜的光学性能.结果表明:制备的TiN薄膜为多晶态立方结构TiN,且随着衬底温度的升高,薄膜结晶性提高,在近红外区的反射率显著上升,可见光区的透光率有所下降,同时,薄膜的禁带宽度变宽,折射率减小,消光系数升高.     

温度对直流反应磁控溅射制备TiO2薄膜光学性质的影响

应用DC(直流)反应磁控溅射设备在硅基底上制备TiO2薄膜,在固定的电源功率下,氩气流量为42.6sccm,氧流量为15sccm,溅射时间为30分钟的条件下,通过控制温度改变TiO2薄膜的光学性质.应用n&k Analyzer 1200测量,当温度增加时薄膜的平均反射率降低同时反射低谷向长波方向移动;温度对消光系数k影响不大;当温度低于180℃薄膜的折射率变化不大,当温度达到240℃左右时薄膜的折射率明显降低.通过XRD和SEM表征发现,随着温度的增加TiO2的晶体结构由混晶变为单一的锐钛矿相,薄膜表面的颗粒由多变少,表面形貌由粗糙多孔变得细腻平滑.     

沉积气压对磁控溅射Ta_2O_5薄膜光学性能的影响

本文采用射频磁控溅射技术分别在玻璃和硅基底上沉积Ta_2O_5薄膜,研究沉积气压的变化对薄膜光学性能的影响规律。利用UV-3600分光光度计、椭圆偏振谱仪对薄膜的光学常数及性能进行了测试。结果表明,薄膜的沉积速率随着沉积气压的增大而减小,0.6 Pa时沉积速率达最大为0.011 nm/s。在可见光区所有薄膜的平均透射率均大于80%,属于透明薄膜。薄膜的平均透射率随着沉积气压的增大而增大,当沉积气压为1.2 Pa时平均透射率最大值为85.37%,通过传输矩阵法拟合计算,验证了Ta_2O_5薄膜的光学常数。     

磁控溅射Nb掺杂TiO_2薄膜的研究

用射频/直流溅射法研制了铌掺杂TiO_2透明导电薄膜。实验结果表明:Nb以正五价态掺入TiO_2晶格中,随着Nb掺杂量的逐渐增加,薄膜的电阻率出现先降后升的变化,在掺杂溅射功率为40 W时,薄膜电阻率降至7.3×10-4Ω·cm,可见光透过率高达86%以上。并且,Nb掺杂使TiO_2薄膜的吸收限产生了蓝移,随着Nb掺杂量的增加,薄膜蓝移程度逐渐增大,说明该TiO_2薄膜为n型掺杂。研究认为,控制Nb掺杂量达最佳时,使晶格中产生较多的载流子,以及良好晶体结构产生较大的载流子迁移率,能使Nb掺杂TiO_2透明导电薄膜的性能参数得到有效改善。     

磁控溅射制备TiO2薄膜的亲水性能研究

用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备TiO2薄膜,并分别在300℃、400℃、500℃下进行热处理.用紫外吸收光谱、原子力显微镜(AFM)、接触角测定等分析方法研究了制备工艺、热处理和紫外光照射时间对薄膜表面亲水性的影响.结果表明,经紫外光照射或热处理后的TiO2薄膜表面表现出明显的超亲水性,而制备工艺的变化对亲水性的影响不明显.光谱、AFM分析表明,导致薄膜表面亲水性的原因在于薄膜表面微结构的变化.     

直流磁控溅射功率对ITO薄膜光学性能的影响

本实验的ITO薄膜样品是利用直流磁控溅射技术在玻璃基片上沉积而成的。通过改变溅射功率,研究不同溅射功率对ITO薄膜光学性能的影响。经各实验测试后发现：在实验给定的功率区间内,ITO薄膜的厚度随着溅射功率的增加而增加,其可见光透过率则随之降低。     

电子束蒸发TiO_2膜通氧量对薄膜光学性能的影响

研究了不同通氧量对电子束蒸发沉积二氧化钛薄膜的光学性能影响。随着氧气流量从37.4×10-3Pa·m3·s-1增加到61.2×10-3Pa·m3·s-1,真空室的真空度从1.4×10-3Pa变化到2.5×10-3Pa,可以得到不同光学性能的二氧化钛薄膜。采用分光光度计测试其光谱,结果发现Ti O2薄膜的透射率峰值随着真空度降低而增大,折射率和消光系数随真空度降低先升高后降低。在真空度2.0×10-3Pa的工艺条件下,成膜质量最优,透射率为92%,折射率在2.50~2.20之间,消光系数在10-4以下。根据Cauchy方程拟合其色散规律,拟合曲线和采用包络法计算得到的曲线较好重合,折射率随波长的变化公式为n(λ)=2.17+6.12×104/λ2+2.98×108/λ4。     

O_2/Ar比例对直流脉冲磁控溅射制备TiO_2薄膜光催化性能的影响

利用直流脉冲磁控溅射方法在不同O2/Ar比例条件下制备具有不同结构、性能的TiO2薄膜,利用台阶仪、X射线衍射仪及紫外-可见分光光度计等仪器,对薄膜的结构、透光性能、光催化性能等进行表征。研究结果表明:TiO2薄膜的结构、光催化性能等强烈依赖于沉积过程中的O2/Ar比例。在低O2/Ar比例条件下制备的TiO2薄膜,薄膜处于O控制生长阶段,相应薄膜处于高速生长状态,薄膜经退火处理后形成锐钛矿(101)相择优取向结构,同时薄膜对甲基橙溶液降解率较低。随着O2/Ar比例的增加,薄膜生长速率逐渐降低,薄膜逐渐呈现多相混合生长,经退火处理后薄膜呈现锐钛矿(101)相与(004)相的混合相结构,相应薄膜对甲基橙溶液降解率增加,在O2/Ar比为6/14时,其对甲基橙溶液降解率达到最大值,为86.45%。继续增加O2/Ar比例,在高O2/Ar比例条件下,薄膜沉积速率较低,沉积离子有充足的驰豫时间释放自身能量以寻找低能位置,因此在薄膜沉积过程中主要形成能量最低的锐钛矿(101)相结构,经退火处理后薄膜呈现锐钛矿(101)相择优取向结构,在O2/Ar比为20/0时,薄膜对甲基橙溶液降解率下降至52.15%。     

纳米TiO_2光催化剂的制备及性能研究

以钛酸正丁酯为钛源,叔丁醇为溶剂,盐酸和冰醋酸为抑制剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为分散剂,采用溶胶-凝胶法制备了纳米二氧化钛(TiO_2)。利用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱、扫描电镜(SEM)等对其结构进行了表征。以500W汞灯为光源,甲基橙溶液为目标降解物,考察了样品的光催化降解活性。结果表明,通过该方法合成的纳米TiO_2为锐钛矿型结构,结构清晰、分散性好、粒径分布均匀,对甲基橙溶液具有良好的光催化性能。     

磁控溅射制备TiO2薄膜的抗凝血性能

用射频磁控溅射法在生物玻璃基片上沉积TiO2薄膜.通过研究基片温度和热处理对薄膜表面抗凝血性能的影响,比较了基片沉积薄膜前后抗凝血性能的变化,结果发现,在基片温度为500℃制得的TiO2薄膜的抗凝血性能较好,而导致薄膜表面抗凝血性能变化的主要原因在于薄膜表面能、表面结构和形貌的变化.     

磁控溅射VO_2薄膜的制备及光学性能研究

本文采用超高真空射频磁控溅射法,通过改变沉积气压、沉积时间以及进行退火处理在普通白玻基底上制备VO_2薄膜。利用XD-3型X射线衍射仪对薄膜的物相进行分析,UV-3600多功能分光光度计测试薄膜在可见光段的透过率,XP-2型台阶仪测试薄膜样品的厚度,扫描电子显微镜观察样品的微观形貌。结果表明,沉积气压为0.7Pa时获得的薄膜在可见光波段具有较高的透过率;沉积时间为60min时,薄膜较为平整且对可见光的透过率较高为38%;退火处理提高了薄膜的结晶性和透过率,制备出单斜结构的VO_2薄膜,且具有(011)晶面择优取向。     

靶基距对直流反应磁控溅射制备TiO2薄膜光学性质的影响

应用DC(直流)反应磁控溅射设备在硅基底上制备TiO2薄膜,在固定的电源功率下,氩气流量为42.6 sccm,氧流量为15 sccm,溅射时间为30 min的条件下,通过控制靶基距改变TiO2薄膜的光学性质.应用n&k Analyzer 1200测量,当靶基距增加时薄膜的平均反射率降低,同时反射低谷先短波后长波之后再短波;靶基距对消光系数k影响较大;随着靶基距的增加薄膜的折射率出现了下降的趋势,但当靶基距达到一定的量值时折射率的变化趋于稳定.通过XRD和SEM表征发现,随着靶基距的增加TiO2的晶体结构由金红石相向锐钛矿相转变,薄膜表面的颗粒度大小由粗大变得微小细密.     

氧分压对反应磁控溅射ZrO2薄膜光学透射率的影响

从氧空位、表面粗糙度及晶界三方面,讨论了氧分压对射频反应磁控溅射ZrO2薄膜光学透射率的影响.结果表明,随氧分压增大,氧空位的减少使单斜相逐渐占优,缺氧状况的改善使薄膜透射率逐渐升高;高氧分压下,出现颗粒聚集现象,表面粗糙度大幅增加及晶粒的聚集长大,使薄膜透射率下降.     

低成本纳米TiO_2制备技术

一、概况:锐钛矿纳米二氧化钛(n-TiO2)粉体由于其独特的结构,对紫外线具有高效广谱的吸收与屏蔽作用。吸收紫外线产生后会产生具有很强氧化性的氢氧自由基,氧负离子等氧化还原化学活性很强的原子基团,是一种高效广谱的纳米光催化粉体材料,粉体粒径小,比表面积大,具有很高的光催化活性,化学稳定性和热稳定性