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谈谈退火磁控溅射制备TiO_2薄膜与其亲水性能实验查抄袭率理工

收藏本文 2024-04-12 点赞:8008 浏览:23333 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:利用反应磁控溅射策略,在硅片表面制备了二氧化钛纳米薄膜。探讨了其工艺参数,如:沉积时间、氧气流量、工作压力、电源功率及靶基距对薄膜晶体结构、成分和亲水性能的影响,得到了探讨的最佳工艺参数。为了便于比较,在此工艺参数基础上制备了掺氮TiO2薄膜,探讨了退火处理对薄膜结构和亲水性的影响。用接触角测量仪对薄膜的亲水性能进行表征。用台阶仪测量了薄膜的厚度;采取X射线衍射、X射线光电子能谱、场发射扫描电镜等测试手段探讨了薄膜的晶体结构、薄膜的组成成分和表面形貌纳米粒子的大小等,并浅析各因素对薄膜亲水性的影响。探讨表明:TiO2薄膜和掺氮TiO2薄膜的亲水性都与退火温度有关。退火处理后,水在薄膜表面的接触角急剧下降,薄膜的亲水性增强。掺氮TiO2的亲水性能优于TiO2薄膜,掺氮有利于TiO2锐钛矿晶型的形成,提升了薄膜的结晶度,改善了薄膜的亲水性。在无光照条件下,掺氮TiO2薄膜的亲水性可维持20天左右,经可见光照射后,掺氮TiO2薄膜的亲水性可以恢复,而TiO2薄膜的亲水性不能恢复。氮元素取代了TiO2晶格中的氧,以β-N原子形态有着,该结构的形成导致其在可见光照射下具有良好的亲水性。关键词:二氧化钛论文掺氮论文退火论文亲水性论文

    摘要5-6

    Abstract6-10

    第1章 绪论10-18

    1.1 课题探讨的目的和作用10-11

    1.2 TiO_2薄膜亲水机理11-13

    1.2.1 接触角的定义11-12

    1.2.2 表面亲水性原理12-13

    1.3 影响TiO_2表面亲水性的因素13-15

    1.3.1 TiO_2晶面13

    1.3.2 环境气氛13-14

    1.3.3 光源、紫外光照射时间和强度14

    1.3.4 薄膜厚度14

    1.3.5 热处理条件14-15

    1.4 TiO_2薄膜的制备策略15-17

    1.4.1 溶胶-凝胶法(sol-gel)15

    1.4.2 化学气相沉积(CVD)法15-16

    1.4.3 电泳法16

    1.4.4 离子束辅助沉积法16

    1.4.5 水热沉积法16-17

    1.4.6 磁控溅射法17

    1.5 课题探讨内容17-18

    第2章 反应磁控溅射及实验设备18-28

    2.1 反应磁控溅射18-19

    2.2 中频交流反应磁控溅射19-20

    2.3 磁控溅射镀膜机介绍20-22

    2.3.1 真空抽气系统21

    2.3.2 溅射镀膜室21-22

    2.4 实验流程22-24

    2.4.1 实验材料的选择22

    2.4.2 清洗基片22-23

    2.4.3 薄膜的制备23-24

    2.5 薄膜性能检测设备24-28

    2.5.1 膜厚检测设备24

    2.5.2 晶相检测设备24-25

    2.5.3 成分检测设备25-26

    2.5.4 接触角测量仪器26

    2.5.5 形貌检测设备26-27

    2.5.6 退火处理设备27-28

    第3章 TiO_2薄膜工艺参数优化28-54

    3.1 沉积时间对TiO_2薄膜性能的影响28-31

    3.1.1 工艺参数28

    3.1.2 薄膜厚度的测定28-29

    3.1.3 薄膜XRD浅析29-30

    3.1.4 沉积时间对亲水性的影响30-31

    3.2 氧气流量对TiO_2薄膜性能的影响31-35

    3.2.1 工艺参数32

    3.2.2 薄膜XRD浅析32-34

    3.2.3 氧气流量对亲水性的影响34-35

    3.3 工作压力对TiO_2薄膜性能的影响35-42

    3.3.1 工艺参数36

    3.3.2 薄膜XPS浅析36-41

    3.3.3 工作压力对亲水性的影响41-42

    3.4 功率对TiO_2薄膜性能的影响42-47

    3.4.1 工艺参数42-43

    3.4.2 薄膜XPS浅析43-46

    3.4.3 功率对亲水性能的影响46-47

    3.5 靶基距对TiO_2薄膜性能的影响47-52

    3.5.1 工艺参数47

    3.5.2 薄膜XPS浅析47-50

    3.5.3 靶基距对亲水性能的影响50-52

    3.6 本章小结52-54

    第4章 射频溅射制备掺氮TiO_2薄膜54-62

    4.1 射频溅射54

    4.2 掺氮TiO_2薄膜制备54-55

    4.3 薄膜厚度测试55

    4.4 薄膜XRD浅析55-56

    4.5 薄膜XPS浅析56-61

    4.6 亲水性能61

    4.7本章小结61-62

    第5章 退火对薄膜性能的影响62-78

    5.1 薄膜的退火处理62-63

    5.2 退火温度对薄膜表面形貌的影响63-64

    5.2.1 退火温度对TiO_2薄膜表面形貌的影响63-64

    5.2.2 退火温度对掺氮TiO_2薄膜表面形貌的影响64

    5.3 退火温度对薄膜晶体结构的影响64-67

    5.3.1 退火温度对TiO_2薄膜晶体结构的影响65-66

    5.3.2 退火温度对掺氮TiO_2薄膜晶体结构的影响66-67

    5.4 退火温度对薄膜成分的影响67-73

    5.4.1 退火温度对TiO_2薄膜成分的影响67-70

    5.4.2 退火温度对掺氮TiO_2薄膜成分的影响70-73

    5.5 退火温度对薄膜亲水性的影响73-76

    5.6 本章小结76-78

    第6章 结论与展望78-80

    6.1 主要探讨结论78

    6.2 展望78-80

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