潘长锦++张大伟++王健++卢忠荣

摘要： 为了获得性能优良的二氧化钛薄膜，采用电子束蒸发沉积方法制备二氧化钛薄膜，并分别在300、600、900 ℃空气中对样品进行退火处理以改善所制备二氧化钛薄膜的性能。分别采用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）以及分光光度计研究了退火温度对二氧化钛薄膜结构和光学性能的影响。结果表明，退火处理可以使二氧化钛薄膜由非晶态薄膜转换为金红石型薄膜，且金红石晶型成分随退火温度的加大而增大，同时退火处理可以改善二氧化钛薄膜在300～1 200 nm光谱范围的总吸光率以及增大二氧化钛薄膜的应用范围。

关键词：

二氧化钛薄膜； 退火温度； X射线衍射（XRD）； 原子力显微镜（AFM）； 透射率

中图分类号： O 484.4文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2017.01.012

The influence of the annealing temperature on the properties of

titanium dioxide thin film

PAN Changjin， ZHANG Dawei， WANG Jian， LU Zhongrong

（School of OpticalElectrical and Computer Engineering， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China）

Abstract：

In order to obtain good performance of titanium dioxide thin film，this experiment used electron beam evaporation deposition method to fabricate titanium films.Then the films were annealed at 300 degrees，600 degrees，and 900 degrees to improve the performance of the preparation of titanium dioxide thin film.Xray diffraction（XRD），atomic force microscope（AFM） and spectrophotometer were used respectively to study the influence of structure and optical properties of titanium oxide film.The results show that the model of the film at room temperature was amorphous but the films after annealing transformed to rutile which is proportional to the annealing temperature.Annealing could also improve the total light absorption of the titanium dioxide thin film in the 300～1 200 nm spectral range.Annealing treatment could broaden the application of titanium dioxide thin film.

Keywords：

TiO2 thin film； annealing temperature； Xray diffraction（XRD）； atomic force microscope（AFM）； transmittance

引言

自Fujishima等[1]發现二氧化钛半导体的光催化分解水作用起，二氧化钛的应用引起了人们广泛的关注。二氧化钛是一种宽禁带半导体，常见有金红石和锐钛矿两种晶型，若将二氧化钛粒子结晶制成二氧化钛薄膜，它将具备较高的光催化降低有机物活性[2]作用和独特的光学特性等。镀制二氧化钛薄膜的方法主要有：溶胶凝胶法、化学蒸汽沉积法、射频溅射法、等离子沉积法、电子束蒸发沉积等[3]。近年来薄膜被广泛地应用于光电子器件方面，而不同电子器件对所镀制的二氧化钛薄膜性能有着不同的要求，这就使我们更需要对薄膜潜在性能进行探究与提高，以获得符合我们实际需求的薄膜。常见的提高二氧化钛薄膜性能的方法有掺杂修饰（如掺氮、碳或者一些过渡金属）、退火处理等。……