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微纳复合结构硅基底表面TiO2薄膜的生长
摘要
本文研究了在硅基底表面生长TiO2薄膜的方法及其对微纳复合结构的影响。通过溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶，并采用旋涂技术在硅基底上制备TiO2薄膜。通过扫描电镜、X射线衍射及透射电子显微镜等手段研究了TiO2薄膜的表面形貌和晶体结构，并探讨了TiO2薄膜的厚度对微纳复合结构光学性质的影响。
结果表明，制备的TiO2薄膜表面平整，晶体结构优良。随着TiO2薄膜厚度的增加，微纳复合结构的反射光谱强度呈现先增加后减小的趋势，且在一定厚度范围内，反射光谱强度达到最大值。
本研究为生长硅基底表面TiO2薄膜提供了一种高效可行的方法，同时也为探究微纳复合结构光学性质的变化提供了参考。
关键词：TiO2，硅基底，微纳复合结构，溶胶-凝胶法，旋涂技术，反射光谱，光学性质
Abstract
ThispaperstudiesthemethodofgrowingTiO2thinfilmonsiliconsubstratesurfaceanditsinfluenceonmicro-nanocompositestructures.TiO2solwaspreparedbysol-gelmethod,andTiO2thinfilmwaspreparedonsiliconsubstratebyspincoatingtechnique.ThesurfacemorphologyandcrystalstructureofTiO2filmwerestudiedbyscanningelectronmicroscope,X-raydiffractionandtransmissionelectronmicroscope,andtheeffectofTiO2filmthicknessonopticalpropertiesofmicro-nanocompositestructurewasdiscussed.
TheresultsshowthatthepreparedTiO2filmhasasmoothsurfaceandexcellentcrystalstructure.WiththeincreaseofTiO2filmthickness,thereflectancespectrumintensityofmicro-nanocompositestructureshowsatrendoffirstincreaseandthendecrease,andreachesthemaximumvaluewithinacertainthicknessrange.
ThisstudyprovidesanefficientandfeasiblemethodforgrowingTiO2thinfilmonsiliconsubstratesurface,andalsoprovidesareferenceforexploringthechangesofopticalpropertiesofmicro-nanocompositestructures.
Keywords:TiO2,siliconsubstrate,micro-nanocompositestructure,sol-gelmethod,spin-coatingtechnique,reflectancespectrum,opticalproperties.
1.引言
随着微纳技术的不断发展，微纳光电子器件在信息科学、生命科学等领域中得到广泛应用。在光电子器件中，对材料的光学性能和表面性能的需求越来越高。TiO2作为一种具有优良的光学和电学性能的材料，被广泛应用于光电子领域中。
由于TiO2薄膜的制备具有成本低、制备简单等特点，因此越来越多的研究将其应用于复合结构中，以提高其光学性能。微纳复合结构是将微纳结构组合在一起的复合结构，在光学性质方面具有优越性能，因此在光学传感和微纳光学器件中得到广泛应用。
本文以硅基底表面为研究对象，采用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶，并采用旋涂技术在硅基底上制备TiO2薄膜。通过扫描电镜、X射线衍射及透射电子显微镜等手段研究了TiO2薄膜的表面形貌和晶体结构，并探讨了TiO2薄膜的厚度对微纳复合结构光学性质的影响。
2.实验方法
2.1材料准备
TiO2溶胶的制备采用溶胶-凝胶法，具体步骤为：将乙醇和氯化钛加入烧杯中，随后加入适量的盐酸，搅拌至溶解。加入一定量的去离子水，调节pH值至2-3，搅拌至溶胶均匀分散。
2.2TiO2薄膜制备
采用旋涂技术在硅基底上制备TiO2薄膜。具体制备步骤为：将TiO2溶胶滴于硅基底表面，利用旋涂机器将其旋涂成一定厚度的薄膜。随后在恒温烘箱中干燥，最后在高温炉中烧结数小时。
2.3表征手段
采用扫描电镜(SEM)观察TiO2薄膜表面形貌；