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磁控反应溅射TiO_2薄膜的实验研究
磁控反应溅射TiO2薄膜的实验研究
摘要：
磁控反应溅射是一种常用的薄膜制备技术，能够制备高质量的薄膜。本文以TiO2薄膜为研究对象，通过磁控反应溅射技术制备了不同厚度的TiO2薄膜，并对其进行了表征和分析。实验结果表明，随着TiO2薄膜厚度的增加，其晶格结构、表面形貌和光学性质均发生了变化。
关键词：磁控反应溅射，TiO2薄膜，晶格结构，表面形貌，光学性质
引言：
随着纳米技术的发展和应用，薄膜材料在光电子、光催化、传感等领域得到了广泛的应用。TiO2作为一种重要的半导体材料，具有优良的光电性能和化学稳定性，被广泛用于阳光能电池、传感器等领域。由于TiO2薄膜的制备工艺对其性能具有重要影响，因此对TiO2薄膜的制备工艺进行研究具有重要意义。
实验方法：
本实验采用磁控反应溅射技术制备TiO2薄膜。实验采用石英基片作为衬底，将衬底放置在真空室中，并将高纯度的TiO2靶材放置在溅射靶枪上。通过调节溅射靶枪的功率、溅射气压和溅射时间等工艺参数，控制薄膜的厚度。制备完毕后，对薄膜进行表征和分析。
结果与讨论：
通过X射线衍射(XRD)分析，得到TiO2薄膜的晶格结构信息。实验结果显示，随着TiO2薄膜厚度的增加，其晶格结构由纯锐钛矿型转变为锐钛矿型和金红石型的混合结构。这可能是由于TiO2薄膜在制备过程中发生了相变。
通过扫描电子显微镜(SEM)观察，得到TiO2薄膜的表面形貌信息。实验结果显示，随着TiO2薄膜厚度的增加，其表面形貌由较光滑转变为较粗糙。这可能是由于薄膜在溅射过程中形成了颗粒状结构，使薄膜表面变得粗糙。
通过紫外可见吸收光谱(UV-Vis)测试，得到TiO2薄膜的光学性质信息。实验结果显示，随着TiO2薄膜厚度的增加，其带隙能力由原来的约3.2eV增大到约3.4eV。这可能是由于TiO2薄膜中晶粒尺寸的增大导致了晶格结构的改变，从而使带隙能力增大。
结论：
通过磁控反应溅射技术制备的TiO2薄膜具有不同的晶格结构、表面形貌和光学性质。随着薄膜厚度的增加，TiO2薄膜的晶格结构由纯锐钛矿型向锐钛矿型和金红石型混合结构转变，表面形貌由光滑变为粗糙，带隙能力变大。这些研究结果为进一步优化TiO2薄膜制备工艺提供了理论依据和实验基础。
参考文献：
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