孔得霖 杨冰彦 何锋 韩若愚 缪劲松 宋廷鲁 欧阳吉庭

(北京理工大学物理学院, 北京 100081)

大气压等离子体因具有很多独特优势从而在材料制备和表面工艺领域备受关注.本文利用大气压针-板电晕放电等离子体射流制备氧化钛(TiO2)薄膜, 研究了电晕极性和放电参数对薄膜特性的影响.实验测试了正负电晕等离子体射流的电学性能、发展过程和发射光谱, 并对不同条件下制备的TiO2 薄膜进行了表征和分析.结果表明: 负电晕等离子体射流制备的TiO2 薄膜表面更均匀而且薄膜中钛(Ti)含量更高.正负电晕等离子体射流制备的薄膜的结合力均优于4.7 N/cm, 表面电阻低于1010 Ω.此外, 发现TiO2 薄膜在基底表面沉积和在气相中成核存在竞争机制, 并进一步阐述了电晕放电等离子体制备薄膜的成膜机理和不同极性放电的差异.本文结果将为大气压等离子体制备均匀、致密的功能氧化物薄膜材料提供有益参考.

1 引 言

二氧化钛(TiO2)薄膜因具有无毒、化学稳定性好、氧化能力强、催化活性高、合适的电阻等特点, 在污水处理、空气净化、表面自清洁、抗反射涂层、太阳能电池、光催化、防静电等领域备受关注[1−8].目前, TiO2薄膜的制备方法主要有液相法(溶胶凝胶法、电化学法、液相沉积法等)与气相法(物理与化学气相沉积法)[9−13], 其中溶胶凝胶法最常被应用.尽管溶胶凝胶法能够制备粒径分布均匀且具有光催化活性的TiO2薄膜, 但是此方法涉及液相反应, 工艺较复杂且耗时较长, 同时溶……