研究目的
研究脉冲激光沉积参数对非晶态前驱体二氧化钛薄膜的影响，这些薄膜在退火后结晶为稳定的和亚稳态的TiO2多形体，以理解稳定板钛矿相而非其稳定对应物金红石和锐钛矿相的潜在机制。
研究成果
研究表明，通过脉冲激光沉积（PLD）过程中调节氧压来控制非晶态TiOX前驱体的氧缺陷程度，会显著影响二氧化钛多晶型的结晶过程。在中等氧压下更易形成板钛矿相，而锐钛矿和金红石相分别在低压和高压条件下占主导。这说明调控非晶前驱体的内能和结构可实现晶相选择性，为合成具有理想性能的亚稳相提供了新途径。
研究不足
该研究聚焦于缺氧环境和薄膜厚度对多晶型形成的影响，但未充分探究这些因素间的相互作用。此外，所采用的氧压范围和薄膜厚度可能并未涵盖多晶型形成的所有潜在条件。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用脉冲激光沉积（PLD）技术在室温下于熔融石英基底上生长非晶态TiOX薄膜，随后在流动氮气中进行快速热退火以实现薄膜晶化。通过调节沉积过程中的氧压（pO2）来控制非晶前驱体的化学计量比。
2：样品选择与数据来源：
在不同氧压（0.1至10毫托）条件下生长不同厚度（5至190纳米）的薄膜，以研究氧空位对多晶型形成的影响。
3：1至10毫托）条件下生长不同厚度（5至190纳米）的薄膜，以研究氧空位对多晶型形成的影响。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：PLD系统、熔融石英基底、快速热处理系统、拉曼光谱仪、透射电子显微镜（TEM）、扫描透射电子显微镜（STEM）、电子能量损失谱仪（EELS）、卢瑟福背散射谱（RBS）系统、X射线衍射（XRD）装置。
4：实验流程与操作步骤：
薄膜在流动氮气环境下通过快速热处理系统进行退火。采用拉曼光谱鉴定晶体相，TEM和STEM用于结构表征，EELS和RBS用于成分分析。
5：数据分析方法：
根据拉曼光谱计算相比例，通过EELS和RBS数据确定薄膜化学计量比，XRD用于结构验证。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
transmission electron microscope
FEI Co. Talos F200X
FEI Co.
Used for structural characterization of the films.
-
scanning transmission electron microscope
FEI Co. Titan 80–300
FEI Co.
Used for acquiring STEM micrographs.
-
pulsed laser deposition system
Used for depositing amorphous TiOX thin films on substrates.
-
Raman spectrometer
Horiba Jobin-Yvon LabRam 800
Horiba Jobin-Yvon
Used for identifying the crystalline phases of TiO2 polymorphs.
-
electron energy-loss spectrometer
Gatan Tridiem
Gatan
Used for compositional analysis of the films.
-
Rutherford backscattering spectrometry system
3S-MR10
National Electrostatics Corporation
Used for compositional analysis of the films.
-
X-ray diffraction setup
Used for structural verification of the films.
-
登录查看剩余5件设备及参数对照表
查看全部
