脉冲偏压电弧离子镀室温沉积非晶TiO2薄膜

摘要

合理匹配频率和占空比,有效抑制由电荷累积导致的微弧放电,采用脉冲偏压电弧离子镀技术在载玻片上成功制备均匀透明的非晶TiO2薄膜,偏压变化范围0～900 V.用XRD和AFM表征薄膜的相结构和微观形貌;用纳米压痕仪测量薄膜的显微硬度和弹性模量;用紫外-可见分光光度计测量薄膜的吸收光谱和透射光谱,用SCOUT软件计算得到薄膜的折射率和厚度.分析结果表明,室温下沉积得到的薄膜为非晶态.TiO2薄膜的RMS粗糙度和沉积速率随脉冲偏压的增大先增大后减小,当偏压为-100V时取得最大值,分别约为3.45nm和20.41nm/min.薄膜的硬度和弹性模量与脉冲偏压的关系有类似的趋势.随着脉冲偏压幅值增大,TiO2薄膜的吸收边红移,-100V时薄膜的吸收波长最大,偏压继续增大,吸收边开始蓝移.对于波长为550nm的光,-300V时薄膜折射率最高,约为2.51,-100V时薄膜的折射率最低.在同样条件下退火后,薄膜相结构转变为锐钛矿相二氧化钛,且均在A(101)面择优生长.随着脉冲偏压的增大薄膜的择优取向性增强,但其择优峰峰强减弱.