摘要:
本研究采用原子层沉积(Atomic Layer Deposition, ALD)技术,以TiCl4和O3为前驱体,在微通道板CML865玻璃衬底上制备TiO2薄膜,系统研究了150-400℃沉积温度对薄膜生长速率及晶型结构的影响。通过X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对薄膜进行表征,结果表明:沉积温度对TiO2薄膜的生长行为和晶型结构具有显著调控作用。在150-250℃范围内,薄膜呈无定形态,生长速率随温度升高从0.026nm/cycle线性增至0.072nm/cycle,这与温度升高促进TiCl4吸附及反应副产物脱附有关,300℃因相变导致薄膜生长速率异常增加,350℃时薄膜生长速率增至最大值0.138nm/cycle,而400℃时由于前驱体吸附位点钝化,薄膜生长速率骤降至0.026nm/cycle;300℃为TiO2锐钛矿相的临界结晶温度,此时开始出现锐钛矿相特征衍射峰;400℃时薄膜结晶度最佳,且均为单一锐钛矿相,无其他杂相。本研究揭示了非晶衬底上TiO2薄膜的低温结晶机制,明确了ALD技术调控其晶相结构的温度窗口,为TiO2薄膜在透明功能薄膜、电子倍增功能改性薄膜等领域的应用提供了实验依据。