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氧化钛薄膜表面等离子体处理引发官能团形成的研究

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功能材料 2007年第4期38卷 623-625页

作者：景凤娟黄楠王进孙鸿李建新冷永祥西南交通大学材料科学与工程学院四川成都610031

采用水/氧气,丙烯酸/氧气脉冲射频等离子体处理方法,对氧化钛薄膜进行表面改性。结果表明,水蒸气/氧气混合气体等离子体处理在氧化钛薄膜表面产生了吸附水及游离羟基,丙烯酸/氧气混合气体等离子体处理在氧化钛薄膜表面形成了羟基、羧基... 详细信息

采用水/氧气,丙烯酸/氧气脉冲射频等离子体处理方法,对氧化钛薄膜进行表面改性。结果表明,水蒸气/氧气混合气体等离子体处理在氧化钛薄膜表面产生了吸附水及游离羟基,丙烯酸/氧气混合气体等离子体处理在氧化钛薄膜表面形成了羟基、羧基和羰基官能团。经水蒸气/氧气、丙烯酸/等离子体处理的氧化钛薄膜的水接触角分别降低了67．3和58．5°,极性分量分别增加了36．5和50．9mJ/m^2,表现出很好的亲水性。

关键词：氧化钛薄膜等离子体处理水蒸气丙烯酸

面向心血管应用的电子束蒸发氧化钛薄膜的特性——润湿性与血液相容性

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东北大学学报（自然科学版） 2009年第6期30卷 873-876页

作者：蔺增吕少波林铁源巴德纯东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004

用电子束蒸发的方法在钛盘上沉积氧化钛薄膜以检验其在心血管支架方面的应用.用接触角仪测定水滴在所制备氧化钛薄膜表面的接触角,随着沉积过程中氧气流量的增加,薄膜的接触角不断降低,经过热处理后薄膜的亲水性得到了增强.通过观察猪... 详细信息

用电子束蒸发的方法在钛盘上沉积氧化钛薄膜以检验其在心血管支架方面的应用.用接触角仪测定水滴在所制备氧化钛薄膜表面的接触角,随着沉积过程中氧气流量的增加,薄膜的接触角不断降低,经过热处理后薄膜的亲水性得到了增强.通过观察猪主动脉平滑肌细胞(PASMC)在样品表面的生长行为,研究薄膜的结构与细胞活性的关系.结果表明,覆有薄膜的钛盘具有更好的生物相容性,而沉积后的热处理能够进一步改善氧化钛薄膜的生物相容性.通过观察血小板的吸附行为研究薄膜的血液相容性,发现在所制备的氧化钛薄膜上吸附了极少的血小板.研究结果表明,用电子束蒸发制备的氧化钛薄膜能够用于心血管支架的表面改性.

关键词：氧化钛薄膜电子束蒸发润湿性细胞血小板

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不同注入剂量和能量对氧化钛薄膜结构的影响

西南交通大学学报 2010年第6期45卷 920-925页

作者：王锦标杨苹李贵才陈江孙鸿黄楠西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室四川成都610031

为研究离子注入以及真空退火对氧化钛薄膜的结构和性能影响,利用非平衡磁控溅射技术,在单晶硅基体上沉积得到了金红石氧化钛薄膜,在此基础上注入磷离子,并进行真空退火处理.研究结果表明：注入剂量和能量的增加,使得氧化钛薄膜的晶体结... 详细信息

为研究离子注入以及真空退火对氧化钛薄膜的结构和性能影响,利用非平衡磁控溅射技术,在单晶硅基体上沉积得到了金红石氧化钛薄膜,在此基础上注入磷离子,并进行真空退火处理.研究结果表明：注入剂量和能量的增加,使得氧化钛薄膜的晶体结构损伤程度加剧;真空退火后,未注入与离子注入的薄膜Ram an峰均出现红移和加宽现象,薄膜能带结构因氧缺位及低价钛而产生的变化,导致薄膜的方块电阻逐渐降低,电阻可降至100~200Ω/cm2.

关键词：氧化钛薄膜离子注入能带结构氧缺陷方块电阻

电压施加方式在阳极氧化钛薄膜形成过程中的作用

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化工学报 2007年第12期58卷 3185-3190页

作者：巩运兰任云霞杨云白正晨郭鹤桐天津商业大学生物技术与食品科学学院天津300134 天津大学化工学院天津300072

采用阳极氧化的方法,通过改变电压的施加方式制备了具有不同形貌的氧化钛薄膜。使用扫描电子显微镜考察了氧化钛薄膜的形貌,结合实验现象探讨了阳极氧化钛薄膜纳米孔的形成机制。研究结果表明,采用一步施加电压和连续施加电压的方法,氧... 详细信息

采用阳极氧化的方法,通过改变电压的施加方式制备了具有不同形貌的氧化钛薄膜。使用扫描电子显微镜考察了氧化钛薄膜的形貌,结合实验现象探讨了阳极氧化钛薄膜纳米孔的形成机制。研究结果表明,采用一步施加电压和连续施加电压的方法,氧化钛薄膜纳米孔的形成过程由电压、阻挡层的厚度决定;采用两步施加电压的方法,氧化钛薄膜纳米孔的形成过程由放电电压、阻挡层的厚度和阻挡层/电解液的边界条件协同控制。在相同工艺条件下,采用两步施加电压法能够扩展阳极氧化钛薄膜纳米孔孔径和孔密度的范围。

关键词：电压阳极氧化氧化钛薄膜纳米孔两步施加电压法

溅射方法和基体材料对氧化钛薄膜微观结构的影响

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表面技术 2017年第9期46卷 73-80页

作者：纪律汪庆马东林谢东程丹景凤娟黄楠西南交通大学材料科学与工程学院材料先进技术教育部重点实验室成都610031 西南交通大学物理科学与技术学院成都600031

目的研究不同溅射方法和基体材料对沉积氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态、表面形貌的影响。方法采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)和直流磁控溅射(DCMS)在316L不锈钢和硅片表面制备了氧化钛薄膜。采用等离子光发射谱检测了沉积薄膜时的等... 详细信息

目的研究不同溅射方法和基体材料对沉积氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态、表面形貌的影响。方法采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)和直流磁控溅射(DCMS)在316L不锈钢和硅片表面制备了氧化钛薄膜。采用等离子光发射谱检测了沉积薄膜时的等离子体特征。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM),分别评价氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态、晶粒尺寸和表面粗糙度。结果等离子体特征显示,沉积氧化钛薄膜时,HPPMS比DCMS具有更高的离化率和等离子体密度。XRD结果显示,在相同的平均溅射功率下,采用HPPMS和DCMS方法,均在不锈钢表面制备出纯金红石结构的氧化钛薄膜,而在硅片表面得到的氧化钛薄膜为金红石、锐钛矿混合结构,且采用HPPMS比DCMS技术制备的氧化钛薄膜含有更高的金红石含量。XPS结果显示,两种方法在所有基体表面均制备出了含有氧缺位的氧化钛薄膜。采用HPPMS和DCMS制备氧化钛薄膜时,不锈钢基体沉积的薄膜中,Ti3+/Ti4+比值均高于Si基体上的薄膜。SEM和硬度测试结果显示,HPPMS制备的氧化钛薄膜为等轴晶,晶粒较小,硬度较高。DCMS制备的氧化钛薄膜具有柱状晶的结构,晶粒较大。AFM的结果显示,采用不同溅射方法制备的氧化钛薄膜表面粗糙度没有明显差别。结论不同溅射方法和基体材料导致了薄膜沉积时样品表面离子轰击能量的差异,因此影响了氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态和晶粒尺寸。

关键词：氧化钛薄膜高功率脉冲磁控溅射直流磁控溅射基体晶体结构化学价态

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氧化钛薄膜的制备及其光学、电学的应用研究

氧化钛薄膜的制备及其光学、电学的应用研究

作者：李林电子科技大学

学位级别：硕士

氧化钛薄膜（TiOx）由于其良好的热稳定性和化学稳定性,宽禁带、无毒、成本低、高折射率和制备方便的优异性能,已经成为一种备受瞩目的功能材料。可以广泛应用于光催化剂、紫外探测、热敏材料、太阳能电池、薄膜光波导和气体传感器等领... 详细信息

氧化钛薄膜（TiOx）由于其良好的热稳定性和化学稳定性,宽禁带、无毒、成本低、高折射率和制备方便的优异性能,已经成为一种备受瞩目的功能材料。可以广泛应用于光催化剂、紫外探测、热敏材料、太阳能电池、薄膜光波导和气体传感器等领域,特别是TiOx薄膜的热敏特性越来越受到重视。本论文基于TiOx薄膜的光学和电学特性分别从实验和理论两个方面对氧化钛薄膜进行了研究,采用了直流磁控溅射方法制备TiOx薄膜,主要研究了TiOx薄膜的制备条件对薄膜的热敏特性和光学特性以及微观结构的影响和联系。本论文的研究内容具体包括以下几个方面： 1)采用直流磁控溅射方法制备了不同衬底温度、氧气流量、退火环境的TiOx薄膜。 2)对制备的薄膜用直流恒流源加热装置、SX1934（SZ-82）型数字式四探针测试仪和TES1310型温度计测量了薄膜的电阻温度变化曲线,计算出薄膜的TCR（电阻温度系数）值。发现随着衬底温度的增大,薄膜的TCR增大;随着氧气流量的增大,薄膜的TCR也是增大的;溅射时间和退火也对薄膜的TCR值有很大的影响。 3)用X射线光电子能谱（XPS）、霍尔效应测试仪（HEM）对薄膜的组份、载流子浓度和迁移率进行了测试和表征,发现随着溅射氧气流量的增大,薄膜中的氧钛元素成分比例增大,载流子浓度减小,迁移率增大。 4)薄膜的光学常数用SENTECH SE850型光谱型椭偏仪测试,入射角50°测试波长为300-800nm,采用cauchy模型对测试结果进行拟合。发现随着衬底温度的增大,薄膜的折射率n和消光系数k都随着增大,在衬底温度从150℃增大到250℃时,薄膜的光学带隙从3.46eV减小到3.02eV;随着氧气流量从5sccm增大到15sccm,薄膜的折射率n和消光系数k都减小,薄膜的光学带隙从3.26eV增大到3.41eV。

关键词：氧化钛薄膜直流磁控溅射电阻温度系数光学常数

氧化钛薄膜的制备及钒掺杂对其特性影响的研究

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氧化钛薄膜的制备及钒掺杂对其特性影响的研究

作者：陈彤电子科技大学

学位级别：硕士

非制冷红外探测器一直以来都是红外探测领域关注的焦点，作为探测器核心的热敏材料的研究和探索就成为该领域的重中之重。近年来，氧化钛薄膜（TiOx）由于其良好的热稳定性和化学稳定性，宽禁带、无毒、成本低、高折射率和制备方便等优... 详细信息

非制冷红外探测器一直以来都是红外探测领域关注的焦点，作为探测器核心的热敏材料的研究和探索就成为该领域的重中之重。近年来，氧化钛薄膜（TiOx）由于其良好的热稳定性和化学稳定性，宽禁带、无毒、成本低、高折射率和制备方便等优异性能已经作为一种新型的热敏材料这方面的应用开始受到关注。本论文基于氧化钛薄膜的微观结构和光电特性分别从理论和实验两方面对其进行了研究，采用直流反应磁控溅射方法在不同的工艺条件下制备了氧化钛薄膜，研究了制备条件对氧化钛薄膜微观结构和光电特性的影响和联系。本论文的研究内容主要有以下几方面：（1）研究溅射功率对薄膜微观结构和宏观特性的影响，结果表明：溅射功率对薄膜沉积速率影响较大、随着功率提高薄膜沉积速率加快、薄膜结晶度越来越好、氧化钛薄膜光学透过率减小、带隙值减小。随着溅射功率升高，溅射出的粒子能量高，导致颗粒在薄膜表面迁移率较高，从而使薄膜更加稳定有序生长，提高了薄膜中载流子迁移率，进而使得薄膜电阻率降低;（2）常温下溅射制备氧化钛薄膜，分析氧化钛薄膜的微观结构和宏观光电特性。实验表明，常温溅射制备的氧化钛薄膜为非晶态结构，由于薄膜颗粒较小发生量子尺寸效应导致薄膜光学带隙较大，相对于高温溅射制备的结晶态薄膜出现蓝移现象。由于非晶态的制备过程导致薄膜中缺陷较多，电子迁移率较低，薄膜电阻率高，但激活能低，电阻温度系数（TCR）比高温制备的氧化钛薄膜小;（3）对氧化钛薄膜进行钒掺杂，研究钒掺杂对氧化钛薄膜微观结构和宏观光电特性的影响。结果表明钒掺杂并未导致氧化钛薄膜晶型结构改变，钒掺杂有利于氧化钛薄膜结晶，掺杂后薄膜光学带隙变小，钒掺杂可以一定程度增加氧化钛薄膜的TCR，超过一定掺杂浓度后TCR值不再增大反而会变小，真空中退火后钒掺杂氧化钛薄膜的方阻值和TCR比未掺杂氧化钛薄膜小;氧气中退火钒掺杂氧化钛薄膜方阻值较未掺杂氧化钛薄膜降低很多，同时TCR增大。

关键词：氧化钛薄膜溅射功率非晶态掺杂

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氧化钛薄膜微图形制备及生物相容性研究

氧化钛薄膜微图形制备及生物相容性研究

作者：刘艳文西南交通大学

学位级别：硕士

表面微图形技术通过提高内皮细胞在材料表面的粘附及生长能力,进而改善材料的血液相容性,目前成为生物材料表面改性的一个新的研究热点。Ti-O薄膜具有良好的血液相容性和潜在的表面内皮细胞化能力,具有应用于与血液相接触的生物医用材... 详细信息

表面微图形技术通过提高内皮细胞在材料表面的粘附及生长能力,进而改善材料的血液相容性,目前成为生物材料表面改性的一个新的研究热点。Ti-O薄膜具有良好的血液相容性和潜在的表面内皮细胞化能力,具有应用于与血液相接触的生物医用材料表面改性的潜力。本文采用激光雕刻法、非平衡磁控溅射沉积方法制备钛和氧化钛薄膜微图形。利用非平衡磁控溅射沉积方法,通过覆盖掩膜,获得微图形钛和氧化钛薄膜,改变掩膜尺寸,获得不同物理尺寸的表面微图形。通过控制微图形制备过程中工艺参数,得到亲水/疏水、非晶/晶态的物理化学性质不均一的表面。采用光学显微镜、扫描电镜、三维表面轮廓仪观察样品表面形貌,X射线衍射仪分析氧化钛薄膜的晶体结构,对微图形钛及氧化钛薄膜进行接触角测试,进而计算得到薄膜的表面能及与生物物质间的界面张力,并研究微图形对其的影响。结果表明,采用非平衡磁控溅射方法沉积的钛膜具有均匀岛—海结构的三维形貌,空气中退火钛膜转变成金红石相氧化钛薄膜,同时表面形貌产生一定的改变。钛合金表面激光雕刻的微图形边缘有一些缺陷。结果表明,表面微图形可以提高薄膜的亲水性,增加薄膜表面能极性分量和色散分量的比值,降低薄膜与生物物质间的界面张力。对钛合金雕刻前后的表面进行接触角测量,发现在所研究的尺寸范围内(50μm～100μm),沟槽对接触角影响较小,网格图形对接触角影响较大。紫外光辐照锐钛矿结构、锐钛矿和金红石混合结构的氧化钛薄膜,结果表明,紫外光辐照能够诱导氧化钛薄膜的亲水性、亲油性,并且辐照时间越长薄膜亲水性越强,将辐照后的样品在黑暗中放置一段时间后,这种诱导产生的亲水性、亲油性会发生一定程度的减弱,说明紫外光诱导的双亲特性具有一定的可逆性。对样品进行血小板粘附和内皮细胞培养实验,用光学显微镜与SEM观察血

关键词：氧化钛薄膜微图形非平衡磁控溅射紫外光辐照血液相容性内皮细胞

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不同晶体结构氧化钛薄膜性能研究

功能材料 2004年第z1期35卷 2461-2462,2465页

作者：徐禄祥刘艳文周红芳冷永祥黄楠西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室四川省人工器官表面工程重点实验室四川成都610031

用非平衡磁控溅射技术分别制备了锐钛矿、金红石、锐钛矿和金红石共存结构的氧化钛薄膜.用X射线衍射(XRD)分析薄膜的晶体结构,血小板粘附和凝血因子实验研究薄膜的血液相容性,分光光度计和接触角测量法测试薄膜表面物化性质.研究表明,... 详细信息

用非平衡磁控溅射技术分别制备了锐钛矿、金红石、锐钛矿和金红石共存结构的氧化钛薄膜.用X射线衍射(XRD)分析薄膜的晶体结构,血小板粘附和凝血因子实验研究薄膜的血液相容性,分光光度计和接触角测量法测试薄膜表面物化性质.研究表明,氧化钛薄膜具有宽禁带的半导体特性,血液相容性优于热解碳.金红石结构氧化钛薄膜由于其与血浆白蛋白、血浆纤维蛋白原、血液及水之间有较小的界面张力,自身较低的表面能色散分量与极性分量的比值,加之其宽禁带宽度的n型半导体特性使其具有最优的血液相容性.

关键词：非平衡磁控溅射氧化钛薄膜血液相容性界面张力表面能半导体特性