论文摘要
采用射频磁控溅射法制备了二氧化钛（TiO2）纳米薄膜，厚度约为150nm。制备出的薄膜在大气环境下进行了等时（0．5h）变温（200℃，400℃，600℃，800℃，1000℃，1200℃）热处理；对0．5h退火的样品在相应的温度下再分别进行退火1h的热处理，退火1h的样品用来测试薄膜的XPS和AFM特性。用X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱仪（XPS）、紫外-可见光分光光度计（UV-Vis）、荧光光谱仪和四探针测试仪等测试手段分别对薄膜的微结构、化学组分和光电特性进行了测试与分析。XRD分析结果表明：400℃退火后，薄膜完成了由非晶到锐钛矿相的转变；1000℃退火后，薄膜样品完成了由锐钛矿相到金红石相的转变。AFM分析结果表明：随着退火温度的升高，TiO2薄膜的平均颗粒度先减小而后增大，这是由于出现晶相转变的原因。XPS分析结果表明：未退火时Ti2p结合能为458．26eV，随着退火温度的升高，结合能逐渐减小，1000℃退火时，Ti2p结合能为458．18eV，未退火及退火后样品中的Ti均以+4价态存在。薄膜的光电特性测试结果表明：低温（＜800℃）退火后TiO2薄膜在紫外．可见光范围的平均透射率都很高，平均在50％以上。高温（＞800℃）退火后，平均透过率下降很大；吸收率和反射率及折射率与低温退火样品差别很大。椭圆偏振方法测量了薄膜的折射率与消光系数，并与分光光度计测试的薄膜折射率与消光系数进行了对比。荧光光谱显示，Si和SiO2衬底上制备的TiO2薄膜的发射峰主峰分别在425nm和450nm左右，但峰强较弱。电阻率测试表明，1200℃退火的薄膜导电性能最优时为78．9Ω·cm。在300℃退火附近性能指数最佳，为4．4×10-3Ω-1。论文共分四章：第一章是绪论，概述了进行此方面研究的背景、意义和国内外相关工作：第二章简述了TiO2薄膜理论基础及实际应用；第三章详述了TiO2薄膜的制备和热处理条件对其微结构及其光电特性的影响；第四章是结论。