论文摘要
纳米三氧化钨是重要的半导体材料,在信息存储、变色窗、燃料电池、化学传感器等领域有着广泛的应用前景,成为目前最具开发潜力的材料之一。而特殊结构和形貌是影响材料性质的主要因素,因此,对氧化钨基纳米材料的制备与物理化学性质进行研究具有重要的意义。三氧化钨（WO3）薄膜因具有良好的电致变色、气致变色、光致变色、电化学性能而得到广泛的研究和应用。近几年许多研究者又开始对WO3的气敏性进行研究,使WO3在MOX（Metal Oxide sensors）传感器领域有很广泛的应用。本文采用直流和射频磁控溅射镀膜工艺,分别在SiO2衬底上沉积WO3及Ti/WO3薄膜,在实验中薄膜分别在350℃--550℃范围内进行了退火热处理。采用分光光度计、SEM、XRD、XPS和台阶仪等手段对制备的WO3薄膜进行了分析,对它的光学性质、表面形态、结构等进行了深入的研究。结果表明,随着退火热处理温度的升高,WO3晶粒逐渐增大,并逐渐从非晶态向晶态转变,最终得到了六方晶相结构,并且是在<001>方向上择优取向的WO3薄膜,获得了稳定性较好的工艺条件。本文分析了氧分压和退火温度对WO3及Ti/WO3薄膜透光率、微结构及光学性能的影响,发现随着氧分压的增大,膜厚减小,薄膜的平均晶粒尺寸增大,晶面间距增大,光学带隙变小;对光学常数进行了计算,表明折射率和消光系数随氧分压的增加而增大。本文还对WO3及Ti/WO3薄膜的气敏性能进行了可靠性和重复性研究,测试并比较了不同条件下的样品,分析并讨论了影响薄膜气敏性能的重要因素。首先对退火后WO3及Ti/WO3薄膜样品进行了NO2气敏特性测试,找出了制备样品的最佳氧分压和最佳退火温度;然后寻找了WO3和Ti/WO3薄膜的最佳工作温度,对NO2气体的最佳工作温度是150℃。最后利用表面化学、吸附化学理论对WO3的气敏机理进行了讨论,同时探讨了Ti掺杂的气敏机理。
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中文摘要英文摘要1 绪论1.1 引言3 薄膜材料的研究概况'>1.2 纳米WO3薄膜材料的研究概况3 薄膜电致变色性能研究'>1.2.1 WO3薄膜电致变色性能研究3 薄膜的气敏性能研究'>1.2.2 WO3薄膜的气敏性能研究3 薄膜的基本物理性质'>1.3 WO3薄膜的基本物理性质1.4 课题选题的目的和研究内容3及 Ti/WO3薄膜的制备'>2 WO3及 Ti/WO3薄膜的制备3 薄膜的制备技术及进展'>2.1 WO3薄膜的制备技术及进展2.1.1 真空蒸发镀膜法2.1.2 溅射镀膜法2.1.3 溶胶-凝胶法2.1.4 化学气相沉积法（CVD）2.1.5 电沉积法2.2 反应磁控溅射法简介2.2.1 磁控溅射机理2.2.2 磁控溅射沉积的特点2.2.3 反应磁控溅射法的优势3薄膜及Ti/WO3 薄膜的制备'>2.3 WO3薄膜及Ti/WO3薄膜的制备2.3.1 实验设备与仪器2.3.2 实验工艺2.4 小结3 薄膜的表征与分析'>3 WO3薄膜的表征与分析3.1 膜厚的测定3.2 透射率的测试3.3 物体微结构X 射线衍射测定3.4 物质成份的X 射线光电子能谱（XPS）分析3.5 场发射扫描电子显微镜分析（SEM）3.6 小结3及 Ti/WO3薄膜的结构和光学性能研究'>4 WO3及 Ti/WO3薄膜的结构和光学性能研究4.1 氧分压对薄膜的性能影响3 薄膜沉积速率的影响'>4.1.1 氧分压对Ti/WO3薄膜沉积速率的影响4.1.2 氧分压对薄膜的微结构的影响4.1.3 氧分压对透光率和吸光度的影响4.1.4 氧分压对光学带隙的影响4.2 退火温度对薄膜性能的影响4.2.1 退火温度对薄膜的微结构影响4.2.2 退火温度对薄膜的厚度及透射率影响3薄膜光学常数测定'>4.3 Ti/WO3薄膜光学常数测定4.3.1 薄膜光学常数的计算4.3.2 氧分压对薄膜的光学常数的影响4.4 小结3薄膜的气敏性能测试与分析'>5 WO3薄膜的气敏性能测试与分析5.1 测试系统的建立5.1.1 测试系统的要求5.1.2 测试系统的气路设计5.1.3 测试系统的整体结构5.2 气敏元件的参数3薄膜对于NO2 的气敏特性'>5.3 WO3薄膜对于NO2的气敏特性5.3.1 样品的气敏测试流程5.3.2 氧分压对样品气敏特性的影响5.3.3 工作温度对样品气敏特性的影响5.3.4 样品的重复性和监测范围3薄膜对于NO2 的气敏特性'>5.4 Ti/WO3薄膜对于NO2的气敏特性5.5 气敏机理分析5.6 小结6 结论与展望参考文献攻读硕士学位期间发表的论文致谢
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标签：薄膜论文; 磁控溅射论文; 掺杂论文; 光学性能论文; 气敏特性论文;
