本文關(guān)鍵詞： 氧化鈦薄膜 高功率脈沖磁控濺射 直流磁控濺射 基體 晶體結(jié)構(gòu) 化學(xué)價(jià)態(tài)　出處：《表面技術(shù)》2017年09期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：目的研究不同濺射方法和基體材料對(duì)沉積氧化鈦薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)價(jià)態(tài)、表面形貌的影響。方法采用高功率脈沖磁控濺射(HPPMS)和直流磁控濺射(DCMS)在316L不銹鋼和硅片表面制備了氧化鈦薄膜。采用等離子光發(fā)射譜檢測(cè)了沉積薄膜時(shí)的等離子體特征。采用X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、原子力顯微鏡(AFM)和掃描電子顯微鏡(SEM),分別評(píng)價(jià)氧化鈦薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)價(jià)態(tài)、晶粒尺寸和表面粗糙度。結(jié)果等離子體特征顯示,沉積氧化鈦薄膜時(shí),HPPMS比DCMS具有更高的離化率和等離子體密度。XRD結(jié)果顯示,在相同的平均濺射功率下,采用HPPMS和DCMS方法,均在不銹鋼表面制備出純金紅石結(jié)構(gòu)的氧化鈦薄膜,而在硅片表面得到的氧化鈦薄膜為金紅石、銳鈦礦混合結(jié)構(gòu),且采用HPPMS比DCMS技術(shù)制備的氧化鈦薄膜含有更高的金紅石含量。XPS結(jié)果顯示,兩種方法在所有基體表面均制備出了含有氧缺位的氧化鈦薄膜。采用HPPMS和DCMS制備氧化鈦薄膜時(shí),不銹鋼基體沉積的薄膜中,Ti3+/Ti4+比值均高于Si基體上的薄膜。SEM和硬度測(cè)試結(jié)果顯示,HPPMS制備的氧化鈦薄膜為等軸晶,晶粒較小,硬度較高。DCMS制備的氧化鈦薄膜具有柱狀晶的結(jié)構(gòu),晶粒較大。AFM的結(jié)果顯示,采用不同濺射方法制備的氧化鈦薄膜表面粗糙度沒有明顯差別。結(jié)論不同濺射方法和基體材料導(dǎo)致了薄膜沉積時(shí)樣品表面離子轟擊能量的差異,因此影響了氧化鈦薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)價(jià)態(tài)和晶粒尺寸。
[Abstract]:Aim to study the crystal structure and chemical valence state of titanium oxide thin films deposited by different sputtering methods and substrate materials. Effect of Surface Morphology. Methods High Power Pulsed Magnetron sputtering (HPPMS) and DC Magnetron sputtering (DC MS). Titanium oxide thin films were prepared on 316L stainless steel and silicon substrates. Plasma characteristics of the deposited films were measured by plasma emission spectroscopy and X-ray diffractometer (XRD). X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM) were used to evaluate the crystal structure and chemical valence state of titanium oxide films. Results Plasma characteristics showed that HPPMS had higher ionization rate and plasma density than DCMS. Under the same average sputtering power, pure rutile titanium oxide thin films were prepared on stainless steel by HPPMS and DCMS methods, while rutile films were obtained on silicon substrates. The anatase mixed structure and the results of HPPMS show that the titanium oxide films prepared by DCMS have higher rutile content. Titanium oxide thin films with oxygen vacancies were prepared on all substrates by both methods. The thin films deposited on stainless steel substrates were deposited by HPPMS and DCMS. The ratio of Ti3 / Ti _ 4 is higher than that on Si substrate. The results of hardness test show that the titanium oxide films prepared by Ti3 / Ti _ 4 are equiaxed and have smaller grain size. Titanium oxide thin films prepared with higher hardness. DCMS have columnar crystal structure. The results of larger grain size. AFM show that titanium oxide thin films with high hardness have a columnar structure. The surface roughness of titanium oxide films prepared by different sputtering methods has no obvious difference. Conclusion different sputtering methods and substrate materials lead to the difference of surface ion bombardment energy. Therefore, the crystal structure, chemical valence state and grain size of titanium oxide films are affected.
【作者單位】： 西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料先進(jìn)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;西南交通大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31300787,U1330113)~~
【分類號(hào)】：TB383.2;TQ134.11
【正文快照】： Received:2017-03-23;Revised:2017-05-02氧化鈦薄膜具有良好的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和較好的生物相容性[1-4],可用于血管支架、人工心臟瓣膜等心血管材料的表面改性。氧化鈦薄膜有無定形態(tài)以及金紅石和銳鈦礦兩種晶體結(jié)構(gòu)[5],金紅石型氧化鈦相比銳鈦礦型氧化鈦的熱力學(xué)更加穩(wěn)

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;日研制出用二氧化鈦分解二VA鈝裝置[J];江蘇化工;2000年Z1期

2 ;日本市場(chǎng)二氧化鈦供不應(yīng)求[J];氯堿工業(yè);2000年10期

3 ;英成功從二氧化鈦直接提取鈦[J];氯堿工業(yè);2000年12期

4 ;2000年世界二氧化鈦供應(yīng)趨緊[J];天津化工;2000年02期

5 ;二氧化鈦的制備[J];無機(jī)鹽工業(yè);2001年01期

6 吳永慶;二氧化鈦的制造[J];化學(xué)世界;1956年12期

7 丁寶桐;;日本二氧化鈦提價(jià)[J];無機(jī)鹽工業(yè);1983年03期

8 丁寶桐;我國(guó)急于想進(jìn)口二氧化鈦[J];無機(jī)鹽工業(yè);1985年03期

9 陸山南;;世界二氧化鈦的生產(chǎn)廠家簡(jiǎn)介[J];中國(guó)涂料;1987年03期

10 ;黑色氧化鈦粉末的制備[J];無機(jī)鹽工業(yè);1995年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 姚禮峰;鄧江峰;沈強(qiáng);張聯(lián)盟;;厚度可控的二氧化鈦中空微球的制備[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2006年

2 龔黎明;銀董紅;喻寧亞;宋慧娟;陳恩偉;;離子液體中制備介觀結(jié)構(gòu)二氧化鈦[A];第十三屆全國(guó)催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

3 王永芝;李耀先;蘇紅時(shí);安冬敏;王永雷;楊清彪;;靜電紡絲法制備二氧化鈦納米線[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2006年

4 卞振鋒;朱建;李貴生;任潔;李和興;;鑭離子對(duì)介孔二氧化鈦熱穩(wěn)定性和晶型的影響[A];第三屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2005年

5 許霞;;超細(xì)二氧化鈦的表面無機(jī)包膜及其機(jī)理研究[A];《硅酸鹽學(xué)報(bào)》創(chuàng)刊50周年暨中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2007年

6 楊晶;王琨琦;邢巍;;基于仿葉綠體結(jié)構(gòu)二氧化鈦的光電化學(xué)生物燃料電池[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無機(jī)合成學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

7 王海鷹;楊洋;趙一陽(yáng);盧曉峰;李響;王策;;氧化鋅包覆二氧化鈦納米粒子復(fù)合膜的制備與表征[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集（上冊(cè)）[C];2006年

8 張愷;張學(xué)海;楊柏;;帶有可移動(dòng)二氧化硅核的二氧化鈦中空微球的制備與表征[A];2005年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2005年

9 施晶瑩;冷文華;張鑒清;曹楚南;;納米晶鉻摻雜二氧化鈦光電性質(zhì)研究(英文)[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（下集）[C];2005年

10 趙團(tuán);張俊卿;馮德榮;李玉生;郭軍平;;微乳液法制備摻雜鑭和鐵的納米二氧化鈦及其表征[A];中國(guó)稀土學(xué)會(huì)第一屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前9條

1 王軍;全球二氧化鈦市場(chǎng)需求年增速2%-3%[N];廣東建設(shè)報(bào);2007年

2 張噸;陶瓷上燒固二氧化鈦膜面[N];廣東建設(shè)報(bào);2003年

3 楊泰;納米二氧化鈦制備技術(shù)研制成功[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2004年

4 唐詩(shī)全;“納米二氧化鈦應(yīng)用技術(shù)開發(fā)”取得階段成果[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2003年

5 ;攀鋼川大“納米二氧化鈦應(yīng)用技術(shù)開發(fā)”取得階段成果[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2003年

6 日經(jīng);日產(chǎn)車體利用二氧化鈦給建筑物降溫[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2003年

7 ;西藏開發(fā)成功納米二氧化鈦[N];今日信息報(bào);2003年

8 文非;西藏開發(fā)成功納米二氧化鈦[N];中國(guó)化工報(bào);2003年

9 記者 楊念黎 見習(xí)記者 李文博;納米二氧化鈦粉體制備項(xiàng)目通過驗(yàn)收[N];西藏日?qǐng)?bào);2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 羅燕;基于天然纖維素物質(zhì)的二氧化鈦納米復(fù)合材料的制備及性質(zhì)研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 莫麗玢;氫在二氧化鈦中的行為研究[D];北京科技大學(xué);2015年

3 李瑋琨;二氧化鈦結(jié)構(gòu)和催化性質(zhì)的密度泛函理論研究[D];華東理工大學(xué);2014年

4 于開鋒;納米二氧化鈦和二氧化硅的控制合成及組裝[D];吉林大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 錢麗莎;高活性｛111｝面暴露的銳鈦礦二氧化鈦的制備及其光催化性能的研究[D];杭州電子科技大學(xué);2015年

2 張洋;納米二氧化鈦降解空氣污染物的研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2015年

3 馬春蕾;鈦鐵礦溶劑萃取法制備二氧化鈦的新工藝研究[D];天津大學(xué);2014年

4 鄧琴;氟改性納米二氧化鈦的制備及光催化性能研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

5 尤會(huì)敏;酞菁敏化二氧化鈦的制備及其光催化性能研究[D];浙江理工大學(xué);2016年

6 王瑤;銀摻雜多孔二氧化鈦的制備、表征和光催化性能的研究[D];中北大學(xué);2016年

7 朱亞娟;氧化纖維素負(fù)載敏化二氧化鈦的制備與性能研究[D];浙江理工大學(xué);2016年

8 李明明;介孔納米二氧化鈦的制備及其光催化活性[D];遵義醫(yī)學(xué)院;2016年

9 陳仕強(qiáng);一維二氧化鈦納米材料的制備、改性及性能研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2016年

10 唐宇;鈷、鎳摻雜二氧化鈦納米材料的制備及其光催化性能研究[D];吉林大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：1491092