自組裝制備SrTiO-,3-功能陶瓷薄膜的研究.pdf

1、本文嘗試了一種新的薄膜材料合成制備方法-自組裝單層膜法。采用自組裝單層膜（Self-Assembled Monolayers，SAMs）技術(shù)與液相沉積（Liquid Phase Deposition，LPD）技術(shù)相結(jié)合，以Sr（NO3）2、（NH4）2TiF6和H3BO3為主要起始反應(yīng)物配制前驅(qū)液，以三氯十八烷基硅烷為自組裝模版，采用基片豎直夾持方式，在前驅(qū)液濃度為0.025mol/L（C（NH4）2TiF6：Csr（NO3）2：CH3

2、BO3=1：1：3）、溶液pH值為3.5、沉積溫度為50℃，沉積時間為8h，600℃晶化2h的條件下，成功地在玻璃基板表面沉積制備了晶態(tài)SrTiO3薄膜。
　　 本課題首先對三氯十八烷基硅烷（octadecyl-trichloro-silane，OTS）和苯基三氯硅烷（phenyl-trichloro-silane，PTCS）在玻璃表面的自組裝功能化進行了研究。利用接觸角測試儀和原子力顯微鏡（AFM）考察了不同紫外照射時間與浸泡

3、時間對基板表面潤濕性和單層膜形貌的影響。結(jié)果表明，空白基板在紫外照射30min時達到清潔最佳狀態(tài)；OTS-SAM、PTCS-SAM在基板表面完全成膜的浸泡時間分別為20min和420s；紫外光修飾OTS-SAM、PTCS-SAM的最佳時間均為30min。有機單層膜物質(zhì)在基板表面的形貌與玻璃表面相似，平整光滑，均勻平坦；紫外光修飾后粗糙度明顯增加，呈現(xiàn)規(guī)律的鋸齒條紋狀。
　　 OTS-SAM處理后的基片具有極強的親水性，使得薄膜前

4、驅(qū)液能夠在基板表面充分地潤濕，有利于陶瓷先驅(qū)粒子在基板表面吸附與生長。采用Zeta電位對薄膜前驅(qū)液穩(wěn)定性進行考察，測試發(fā)現(xiàn)，在前驅(qū)液pH值為3.5左右時，溶液Zeta電位為0，此時體系適合薄膜顆粒的成核與生長，此結(jié)論在pH值工藝討論中得到證實。
　　 X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜（EDS）、金相顯微鏡等測試對SrTiO3薄膜的結(jié)構(gòu)、相組成、表面形貌及化學(xué)組成進行了考察，研究發(fā)現(xiàn)有機硅烷OTS自組裝膜層對S

5、rTiO3薄膜的成核與生長具有明顯的誘導(dǎo)作用，能促進前驅(qū)體溶液在基底表面異相成核和沉積。制備成功的薄膜化學(xué)成份穩(wěn)定，純度較高，結(jié)晶良好，結(jié)構(gòu)致密均一，在基板表面呈纖維簇狀生長。自組裝單層膜技術(shù)制備微觀圖案化薄膜取得了圓滿成功，研究發(fā)現(xiàn)，基板的親水表面和憎水表面都可以發(fā)生SrTiO3薄膜前驅(qū)物成核，但憎水區(qū)的薄膜與基板結(jié)合不牢固，在超聲波振動后容易脫落。
　　 本課題同時探討了自組裝單層膜技術(shù)在制備BaTiO3薄膜及其sr摻雜中的