研究目的
研究前驱体浓度对喷雾沉积TiO2薄膜的结构、光学及湿度传感性能的影响。
研究成果
采用喷雾热解法成功制备了具有锐钛矿相的纯TiO2薄膜。前驱体浓度增加会导致晶粒尺寸增大、微应变和位错密度降低，同时光学带隙增大。0.1 M浓度样品表现出最佳湿度传感性能：高灵敏度（最高达87%）、低响应时间（77.5秒）和快速恢复时间（3秒），适用于湿度传感器应用。该研究凸显了前驱体浓度对调控薄膜性能以提升性能的重要性。
研究不足
该研究仅限于特定前驱体浓度（0.075 M、0.1 M、0.125 M）和固定沉积参数，未探索其他浓度或变量。湿度传感测试仅在受控条件下进行，实际应用效果可能有所不同。使用纯TiO2的灵敏度可能低于掺杂或复合材料。
1：实验设计与方法选择：
采用改进的喷雾热解技术沉积TiO?薄膜，使用不同前驱体浓度（0.075 M、0.1 M、0.125 M）的三氯化钛溶液。其他参数如沉积温度（350°C）、喷雾时间（20分钟）和喷嘴到基底距离（30厘米）保持恒定。薄膜在500°C下退火2小时以实现氧化和结晶。
2：075 M、1 M、125 M）的三氯化钛溶液。其他参数如沉积温度（350°C）、喷雾时间（20分钟）和喷嘴到基底距离（30厘米）保持恒定。薄膜在500°C下退火2小时以实现氧化和结晶。 样品选择与数据来源：
2. 样品选择与数据来源：使用玻璃基底进行沉积。前驱体溶液通过将标准TiCl?溶液（Sigma Aldrich）稀释于双蒸水中制备。
3：实验设备与材料清单：
设备包括喷雾热解装置、BRUKER D8 ADVANCE X射线衍射仪（XRD）、JEOL-540LV扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见分光光度计（光学研究）以及MEXTECH M288CTHW湿度计（传感测量）。材料包括TiCl?溶液、玻璃基底和蒸馏水。
4：实验流程与操作步骤：
通过将前驱体溶液喷涂到加热的基底上沉积薄膜，随后进行退火处理。结构分析通过XRD完成，表面形貌通过SEM观察，光学性能通过紫外-可见光谱测定，湿度传感通过测量电阻随相对湿度的变化实现。
5：数据分析方法：
利用Scherrer公式及其他关系式从XRD数据计算晶粒尺寸、微应变、位错密度和织构系数。带隙宽度由紫外-可见光谱确定。灵敏度、响应时间和恢复时间通过电阻测量值计算得出。
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X-ray diffractometer
D8 ADVANCE
BRUKER
Used for structural analysis to confirm the polycrystalline anatase phase of TiO2 films and measure crystallite size, microstrain, and dislocation density.
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Scanning electron microscope
JEOL-540LV
JEOL
Used to study the surface morphology of the TiO2 thin films, including pore size and web-like structures.
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Humidity meter
M288CTHW
MEXTECH
Used to measure and record changes in relative humidity during humidity sensing characterization.
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UV–vis spectrophotometer
Used to obtain optical absorption spectra of the TiO2 films to determine the band gap and absorbance edge.
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Titanium trichloride solution
Standard solution
Sigma Aldrich
Used as the precursor for depositing TiO2 thin films via spray pyrolysis.
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