بخشی از مقاله
چکیده
لايه هاي نازك دي اکسيد تيتانيم به روش لايه نشانی چرخشی بر روي زیرلایه هاي شیشه و سیلیکن نشانده شده اند. آناليزهاي انجام شده نشان دهنده يك سطح دانه اي چندبلوري در فاز آناتيس است. طيف سنجی عبور و انعکاس لايه ها نشان دهنده يك لبه جذب در طول موج 350 nm، متناظر با شکاف انرژي3,5 eV است. زبري سطح در حدود 10 nm و ضخامت لايه ها از مرتبه 100-300 nm است. خاصيت فوق آبدوستی لايه ها تحت تابش نور UV به وسيله اندازه گيري تغییرات زاويه قطره آب با سطح زیر لایه بررسی شد. نتايج به دست آمده حاکی از آن است که لايه نازك دي اکسيد تيتانيم در معرض تابش UV، بعد از زمان 3 ساعت به سطحکاملاً آبدوست تبديل شده است.
مقدمه
دي اکسید تیتانيم توجه بسياري از محققان را در جهان به خاطر خواص بسیار مفیدش به خود جلب کرده است. دي اکسید تیتانیم تحت تابش UV خاصیت فوتوکاتالیستی از خود نشان می دهد .[1] این لایه ها در اثر تابش نورUV رادیکالهاي OH تولید می کنند که با مواد ارگانیک موجود در هوا واکنش می دهند و آنها را به مواد غیر ارگانیک و غیرسمی تبدیل می کنند. از این خاصیت می توان در تجزیه گازهاي سمی موجود در هوا، تصفیه آب و ساخت مواد ضد باکتري استفاده کرد .[2] همچنین این لایه به علت ویژگی فوق آبدوستی1 خود، خاصیت خودتمیزکنندگی و ضدمه از خود نشان می دهد. این ویژگی کاربردهاي فراوانی در شیشه ساختمانها، اتومبیلها، مصالح ساختمانی از قبیل کاشی و سرامیک دارد.[3] در این مقاله خاصیت فوق آبدوستی لایه هاي دي اکسید تیتانیم بررسی شده است.
جزئیات تجربی
از فرآیند سل - ژل جهت آماده سازي لایه هاي نازك دي اکسید تیتانیم استفاده شده است. یک میلی لیتر TiCl4 با 10 میلی لیتر اتانول را با هم مخلوط کرده و به مدت 30 دقیقه در دماي آزمایشگاه هم می زنیم. از لام شیشه اي و ویفر سیلیکن به عنوان زیر لایه استفاده شده است. زیر لایه ها با روش لایه نشانی چرخشی و با ﺳﺮﻋﺖ 7000 تا 11000 دور بر دقیقه، در هوا و دماي آزمایشگاه لایه نشانی شده اند.
لایه ها در دماي100˚C به مدت 1 ساعت خشک شده و سپس در کوره در دماي 450 ˚C به مدت 1 ساعت پخت شده اند. ضخامتهاي دلخواه با تکرار فرآیند لایه نشانی چرخشی به دست آمده اند. خاصیت فوق آبدوستی لایه ها با اندازه گیري تغییرات زاویه قطره آب تحت تابش UV با شدت 1,5 mW/Cm2 و طول موج 365 nm بررسی شده است. مطالعه لایه هاي نازك دي اکسید تیتانیم توسط آنالیزهاي XRD، AFM، RBS و طیف سنجی UV-Visible انجام شد. اندازه گیري زاویه قطره آب با سطح، با استفاده از میکروسکپ نوري صورت پذیرفت.
نتایج
شکل 1 طیف XRD نمونه هاي یکبار و سه بار لایه نشانی شده با ضخامت حدود 100 و 300 nm روي زیرلایه شیشه را نشان می دهد. در این دما دي اکسید تیتانیم در فاز آناتیس قرار دارد. طیف به دست آمده وجود هیچ گونه فاز ناخالصی را نشان نمی دهد. لایه ها در این دما ساختار تتراگونال دارند. نمونه یک بار لایه نشانی شده به دلیل ضخامت کمتر، وجود زیرلایه شیشه آمورف را با قله پهن در زوایاي کمتر از 40 درجه نشان می دهد. آزمایش RBS نشان دهنده نسبت 1:2 براي Ti:O است. همچنین مقادیري ناخالصی کلسیم و سیلیسیم در لایه ها مشاهده می شوند که به دلیل نفوذ از زیر لایه شیشه به لایه TiO2 است. لیکن مقدار این ناخالصیها ناچیز بوده به طوري که در طیفدقتXRD با انجام شده، ظاهر نشده اند.
