磁控溅射法制备TiO2薄膜及其特性的研究(2)
时间:2019-09-06 12:58 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1. Ti02薄膜的研究现状及意义 20世纪70年代，桥本和藤岛在美国的时代周刊上发表了文章，提出TiO2在经过紫外线的照射后, 水能够很快在其表面铺展开来,这就是“超级亲水”效应。Fujishima等人于1997年在《时代》杂志出版了TiO2薄膜曝光后会导致高度亲水的论文后,一些研究者开始在固体材料表面制作纳米TiO2薄膜。TiO2的光催化性质与其亲水性有很大的关系,将这两个性能关联起来就可以制作自清洁材料。这是因为TiO2材料在有光照的情况下是亲水的,所以,在TiO2表面会有一层吸附水，污染物不能直接吸附在材料表面,有机物很快就会分解而消失,即使有污垢附着在材料表面,TiO2在光照下也会把它分解为水溶性物质,然后很容易就能被雨水冲走，从而达到自清洁的效果。 然而，综合国内外的研究情况来看，TiO2功能薄膜在某些方面仍然存在问题： (l)光催化效率较低。只有波长为387nm以下的紫外光才能够激发TiO2，因此对太阳能的利用率偏低，能量转换率也不高； (2)目前的研究基本上都忽略了对于光催化活性与亲水性两方面都比较良好的TiO2薄膜的研究； (3)目前大面积制备TiO2薄膜还有一定的困难。 2. Ti02薄膜的一般制备方法 TiO2薄膜常用的制备方法很多，主要有：化学气相沉积、液相沉积法、离子束辅助沉积法、射频磁控溅射法、热分解法、溶胶凝胶法等。综合考虑以上各种方法的优缺点，结合实验室现有的条件，本设计选用磁控溅射法制备TiO2薄膜。 磁控溅射的基本原理是在真空下将惰性气体进行电离而形成等离子体，在电场中加速后获得一定的动能，离子被引向预备溅射的靶电极。当离子能量相对充足的情况下，入射离子会与靶表面的原子产生剧烈的碰撞，最终使后者溅射出来并带有一定的动能，进而沿着一定的方向射到衬底上，导致薄膜在衬底上沉积。有时为了需要，还会通入惰性气体如氩气(Ar)来提高溅射率，反应气体一般选用氧气。这种方法制备的薄膜质量高，致密性好，具有良好的结合性和较高的强度 (责任编辑：qin) |