| 题名 | TiO2颗粒的沉积行为及图案化薄膜制备的研究 |
| 作者 | 梁山 |
| 学位类别 | 理学博士 |
| 答辩日期 | 2008-05-15 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 薛群基 ; 陈淼 |
| 关键词 | 微接触印刷 自组装单层膜 紫外光照 光生空穴 阴极电沉积 micro-contact printing self-assembled monolayer UV irradiation photogenerated holes cathodic electrodeposition |
| 学位专业 | 物理化学（含：化学物理） |
| 中文摘要 | 由于在微电子行业、生物芯片、微机电系统等领域的重要应用，表面图案化技术得到迅猛发展。TiO2薄膜在光催化、光电转换等方面的优异特性，使得图案化TiO2薄膜的制备与性能考察一直热度不减。本论文以微接触印刷和紫外光刻技术为基础，结合自组装膜、光刻胶修饰基底表面，采用化学浴沉积、电化学沉积法在多种基底上制备了微图案的TiO2薄膜。从环境友好、资源节约的角度设计实验，力求以廉价的无机原料，简捷的实验操作实现高选择性图案的制备。主要研究内容及结果如下： 1. 结合微接触印刷法在基底表面压印制得十八烷基三氯硅烷/羟基(OTS/OH)自组装膜(SAM)的预图案，先后在表面化学浴沉积SnO2和TiO2(TiCl4+H2O2)层。SnO2可以作为TiO2沉积的良好晶种，使图案的选择性得到显著提高。沉积所得TiO2膜不需高温处理即为金红石型。基底表面SnO2 的导向作用，溶液中Cl-小的空间位阻、与Ti4+弱的亲和力对金红石相TiO2的形成均有利。 2. 系统比较了过氧硫酸钛(Ti(SO4)2+H2O2)化学浴溶液在不同表面沉积TiO2薄膜的速率，结果表明：3-磺酸基丙基三乙氧基硅烷(SPTS) > 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS) > OTS > OH。在微接触印刷法制备的图案化OTS/SPTS，OTS/APTS SAMs表面化学浴沉积TiO2薄膜，巧妙利用沉积膜在OTS SAM表面粘附力差的特点，于无水甲苯中超声处理将薄膜剥离，从而获得清晰图案。所得TiO2薄膜高温煅烧后为锐钛矿晶型，SO42-阴离子有着较强的配位能力，对稳定溶液和促进锐钛矿型TiO2的形成有利。 3. 在经过紫外光选择性曝光的SAM表面沉积TiO2也可获得图案。其中光照所得SPTS/OH SAM表面上沉积的TiO2薄膜图案最清晰。紫外光照可引发裸露的硅基底表面发生光电效应。利用这种效应只需在选择性曝光的裸硅片表面化学浴沉积TiO2即可得到图案化薄膜，整个实验过程不需要光刻胶或SAM的辅助。光照区光生空穴在SiO2层富集，有效抑制了带正电的TiO2颗粒的沉积。 4. 我们采用具有很大电阻的光刻胶预图案为模板，基于阴极电沉积法在导电基底上制得了清晰的TiO2微图案。该方法具有推广价值，对其他可以电沉积的氧化物、硫化物均适用。 |
| 学科主题 | 界面功能材料 |
| 公开日期 | 2013-04-26 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/2908]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 梁山. TiO2颗粒的沉积行为及图案化薄膜制备的研究[D]. 中国科学院研究生院. 2008. |
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