تهیه‏ی لایه‏های نازک دی‏اکسید تیتانیوم ‏ و بررسی خواص نوری آنها

لایه‏های نازک دی‏اکسید تیتانیوم دارای ضریب شکست و سختی بالا می‏باشند. این لایه‏های نازک برای ساخت لایه‏های ضد بازتاب، فیلترهای نوری و سنسورهای گازی به‏کار می‏روند. مقالات منتشر شده بر این امر اذعان دارند که تهیه‏ی لایه‏های دی اکسید تیتانیوم با کیفیت خوب که قابل تکرار هم باشند مشکل است. لذا با توجه به اهمیت کاربردهای فوق العاده آن، در این پروژه، لایه‏های نازک دی‏اکسید تیتانیوم به روش چرخشی، غوطه‏وری و تبخیر حرارتی تهیه شده است. ابتدا نانوذرات دی‏اکسید تیتانیوم در فاز روتایل با استفاده از مواد اولیه‏ی تری‏کلرید تیتانیوم و محلول هیدروکسید آمونیوم به روش رسوب از نمک فلزی تهیه شد و سپس لایه‏نشانی روی زیرلایه‏های شیشه‏ای انجام شد. برای تهیه‏ی لایه‏های دی‏اکسید تیتانیوم در روش تبخیر حرارتی در خلأ، از این نانوذرات به‏عنوان ماده‏ی اولیه استفاده شد، به‏دلیل این‏که تبخیر مستقیم دی‏اکسید تیتانیوم مشکل است لایه‏نشانی انجام نشد. بنابراین، ابتدا تیتانیوم را به روش تبخیر باریکه الکترون بر روی زیرلایه‏های شیشه‏ای با سرعت تبخیر 2 آنگستروم در ثانیه نشانده و سپس در کوره‏ی استوانه‏ای در دمای ?470 و فشار اکسیژن 25/0لیتر در دقیقه در زمان‏های متفاوت اکسید شد تا لایه‏های دی‏اکسید تیتانیوم تهیه شوند. در این روش نیز پس از طیف‏گیری مشاهده شد لایه‏ی ایجادشده tio می‏باشد. سرانجام به روش تبخیر باریکه الکترون لایه‏های نازک تیتانیوم دی‏اکساید با فشار اکسیژن 4- 10×3/2، دمای زیرلایه ?290 و نرخ تبخیر 2 آنگستروم در ثانیه بر روی زیرلایه‏های شیشه‏ای تهیه شدند. برای مشخصه‏یابی ساختاری، مورفولوژی و نوری از دستگاه‏های xrd، sem و uv- vis استفاده شده است. طیف xrd تشکیل نانوذرات دی‏اکسید تیتانیوم با ساختار روتایل را نشان داد و با کمک فرمول شرر، میانگین اندازه‏ی بلورک‏های حاصل از رسوب از نمک فلزی کمتر از nm 10 تخمین‏زده شد. تصویر sem نشان داد که نانوذرات کروی شکل هستند و به‏خوبی در سطح توزیع شده‏اند. طیف xrd لایه‏های tio2 نشان می‏دهد که لایه‏های تهیه شده در روش تبخیر باریکه الکترون در فاز روتایل می‏باشند.