Wpływ wygrzewania na właściwości powierzchni cienkich warstw na bazie wybranych tlenków metali

• Autorzy: Obara K. , Kaczmarek D. , Pierściński R. , Poniedziałek A. , Domanowski P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2017.7.2

Warianty tytułu

EN

Influence of thermal annealing on surface properties of selected metal-oxide thin films

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zbadano wpływ wygrzewania w wysokiej temperaturze na właściwości powierzchni cienkich warstw na bazie tlenków tytanu i wolframu. Cienkie warstwy dwutlenku tytanu (TiO2) i trójtlenku wolframu (WO3) naniesiono na podłoża z krzemionki amorficznej (SiO2) metodą parowania wiązką elektronową. Następnie próbki poddano wygrzewaniu w powietrzu atmosferycznym, do temperatury 800°C. Właściwości strukturalne powłok cienkowarstwowych TiO2 i WO3 określono przy użyciu metody dyfrakcji rentgenowskiej. Natomiast właściwości powierzchni cienkich warstw TiO2 i WO3 po naniesieniu oraz po wygrzewaniu, zbadano z wykorzystaniem mikroskopu optycznego, profilometru optycznego oraz stanowiska do pomiaru zwilżalności powierzchni. Pod wpływem wygrzewania poprocesowego nastąpiło przejście TiO2 i WO3 z fazy amorficznej w strukturę polikrystaliczną. W wypadku TiO2 otrzymano fazę anatazu, natomiast w wypadku WO3 strukturę jednoskośną. Cienkie warstwy TiO2 były jednorodne i ciągłe zarówno po naniesieniu, jak i po wygrzewaniu. Z kolei cienkie warstwy WO3 były jednorodne i ciągłe wyłącznie po naniesieniu, ponieważ po wygrzewaniu wystąpiła rekrystalizacja struktury powłoki. Zaobserwowano także znaczne zmiany topografii powierzchni oraz profili wysokości i chropowatości wygrzewanych powłok TiO2 i WO3. Zarówno po naniesieniu, jak i po wygrzewaniu, powierzchnie cienkich warstw TiO2 i WO3 były hydrofilowe.

EN

The annealing influence on surface properties of titanium dioxide (TiO2) and tungsten trioxide (WO3) thin films obtained by electron beam evaporation method on fused silica substrates (SiO2) has been studied. TiO2 and WO3 thin films were annealed in atmospheric pressure at a temperature of 800°C. Structural properties of as-deposited and annealed samples were studied with the use of an X-ray diffractometer. Additionally, surface properties of as-deposited and annealed samples were examined by optical microscope, optical profilometer and tensiometer. TiO2 thin films were uniform and homogenous after deposition and annealing, contrary to WO3 thin films, which were uniform and homogenous only after deposition, annealing caused recrystallization of the thin film structure. Furthermore, significant changes to surface topography, altitude and roughness profiles of both annealed TiO2 and WO3 thin films have been observed. Either as-deposited and annealed TiO2 and WO3 thin films surfaces were hydrophilic.

Słowa kluczowe

PL

TiO2; WO3; parowanie wiązką elektronową; właściwości powierzchni; właściwości strukturalne; wygrzewanie

EN

TiO2; WO3; electron beam evaporation; surface properties; structural properties; thermal annealing

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 58, nr 7
• Strony: 8--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Obara K.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

autor

Kaczmarek D.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

autor

Pierściński R.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

autor

Poniedziałek A.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

autor

Domanowski P.

• Instytut Technik Wytwarzania, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Uniwersytet Techniczno-Przyrodniczy, al. prof. S. Kaliskiego 7, 85-789 Bydgoszcz

Bibliografia

• [1] Kaczmarek D., (2008) Modyfikacja wybranych właściwości cienkich warstw TiO2, s. 7–21.
• [2] Mathews N.R., Morales E.R., Corte’s-Jacome M.A., (2009) Toledo Antonio J.A., TiO2 thin films –Influence of annealing temperature on structural, optical and photocatalytic properties, Solar Energy, Vol. 83, s. 1499–1508.
• [3] Diebold U., (2003) The surface science of titanium dioxide, Surface Science Reports, Vol. 48, s. 57–65.
• [4] Hou Y.Q., Zhuang D.M., Zhang G., Zhao M., Wu M.S., (2003) Influence of annealing temperature on the properties of titanium oxide thin film, Applied Surface Science,Vol. 218, s. 97–105.
• [5] Murugesan S., Kuppusami P., Mohandas E., (2010) Rietveld X-ray diffraction analysis of nanostructured rutile films of titania prepared by pulsed laser deposition, Materials Research Bulletin, Vol. 45, s. 6–9.
• [6] Singh P., Kumar A., Kaur D., (2008) Substrate effect on texture properties of nanocrystalline TiO2 thin films, Physica B, Vol. 403, s. 3769–3773.
• [7] Sivakumar R., Gopalakrishnan R., Jayachandran M., Sanjeeviraja C., (2007) Preparation and characterization of electron beam evaporated WO3 thin films, Optical Materials,Vol. 29, s. 679–687.
• [8] Wang Y.D et al., (2001) Electrical and gas-sensing properties of WO3 semiconductor material, Solid-State Electronics, Vol. 45, s. 639–644.
• [9] Klug H.P., Alexander E.E., (1974) X-ray diffraction procedures for polycrystalline and amorphous materials, 2nd ed., John Wiley and Sons, Nowy Jork.
• [10] Powder Diffraction File, Joint Committee on Powder Diffraction Standards, ASTM, Philadelphia, PA, 1967, Card 211272.
• [11] Obara K., (2016) Badanie wpływu wygrzewania na właściwości powierzchni cienkich warstw na bazie tlenków tytanu i wolframu, praca inżynierska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Politechnika Wrocławska.
• [12] Muaz A.K.M, et al., (2016) Effect of annealing temperatures on the morphology, optical and electrical properties of TiO2 thin films synthesized by the sol-gel method and deposited on Al/TiO2/SiO2 /p-Si, Microsystem Technology, Vol. 22, s. 871–881.
• [13] Banerjee S., Dionysiou D.D., Pillai S.C., (2015) Self-cleaning application of TiO2 by photo-induced hydrophilicity and photocatalysis, applied Catalysis B: Environmental, Vol. 176–177, s. 396–428.
• [14] Powder Diffraction File, Joint Committee on Powder Diffraction Standards, ASTM, Philadelphia, PA, Card 43-1035.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).