二氧化鈦薄膜濺鍍製程與膜層特性研究

The characteristics study of TiO2 thin films deposited by D.C. reactive magnetron sputtering system

涂智堯(Chih-Yao Tu)

指導教授 ： 高慧玲

中原大學/工學院/電子工程研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6840/cycu200901295

摘要

二氧化鈦材料的應用眾多，無論是一般的顏料，或是近來備受關注的環境偵測器、太陽能電池、光觸媒等，是一種非常具實用性的材料。由於光電科技的不斷的進步，光學薄膜的應用成為一個不可或缺的重要角色。而二氧化鈦不僅有著化學性質與物理性質穩定的特性，其折射係數在可見光及近紅外光的波長範圍下常介於2.2~2.6間，是一種高折射係數之材料。因此選擇以二氧化鈦材料作為研究方向。
本實驗的目的，在於利用現有的反應式直流濺鍍系統，尋找成長高折射係數二氧化鈦薄膜的最佳成長條件。而成長薄膜時，濺鍍腔體內的壓力、基板加熱溫度、直流功率及反應性氣體的比例都會影響所成長薄膜的特性。在實驗中，我們固定直流功率及反應性氣體的比例，改變基板加熱溫度及濺鍍壓力，之後再以通氧環境及不同溫度條件下對薄膜樣品進行熱退火。並利用晶相結構分析(XRD)、薄膜表面形貌分析(AFM)、薄膜為結構分析(SEM)及薄膜光學特性分析(SE)的量測，分析不同條件下所成長薄膜的基本特性。
在本研究中，成功的利用反應式直流磁控濺鍍系統，沉積具有高折射係數(2.582@0.6μm)，低消光係數(0.0036@0.6μm)，表面粗糙度為2.9nm的二氧化鈦薄膜。

關鍵字

橢偏儀 ； SEM ； AFM ； XRD ； 折射係數 ； 二氧化鈦

並列摘要

TiO2 thin films were grown on Si(100) substrates using D.C. reactive magnetron sputtering system. The dependence of film quality on growth parameters, such as substrate temperature, total sputtering pressure and annealing temperature. There are correlations of thin film crystallinity, surface morphology, grain size and optical characteristic measured by XRD, AFM, SEM and spectroscopic ellipsometer. In the study, we have obtained the optimal growth parameters for TiO2 thin films prepared using D.C. reactive magnetron sputtering system. The refractive index, extinction coefficient and r.m.s roughness of TiO2 thin films are 2.582@0.6μm, 0.0036@0.6μm.

並列關鍵字

spectroscopic ellipsometer ； XRD ； SEM ； AFM ； refractive index ； TiO2 ； Titanium dioxide

參考文獻

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