电压施加方式在阳极氧化钛薄膜形成过程中的作用

采用阳极氧化的方法,通过改变电压的施加方式制备了具有不同形貌的氧化钛薄膜。使用扫描电子显微镜考察了氧化钛薄膜的形貌,结合实验现象探讨了阳极氧化钛薄膜纳米孔的形成机制。研究结果表明,采用一步施加电压和连续施加电压的方法,氧化钛薄膜纳米孔的形成过程由电压、阻挡层的厚度决定;采用两步施加电压的方法,氧化钛薄膜纳米孔的形成过程由放电电压、阻挡层的厚度和阻挡层/电解液的边界条件协同控制。在相同工艺条件下,采用两步施加电压法能够扩展阳极氧化钛薄膜纳米孔孔径和孔密度的范围。

氧化钛薄膜的血液相容性机理探讨

考察了影响氧化钛薄膜血液相容性的因素，提出了对血液相容性机理的看法，认为血液相容性是表面能和功函数共同作用的结果。表面能决定蛋白质吸附，而功函数决定蛋白质分解，并给出了一个表面能区域。指出一个良好血液相溶性材料，不仅要有合适的表面能，还要有较小的功函数。

不同晶体结构氧化钛薄膜性能研究

用非平衡磁控溅射技术分别制备了锐钛矿、金红石、锐钛矿和金红石共存结构的氧化钛薄膜.用X射线衍射(XRD)分析薄膜的晶体结构,血小板粘附和凝血因子实验研究薄膜的血液相容性,分光光度计和接触角测量法测试薄膜表面物化性质.研究表明,氧化钛薄膜具有宽禁带的半导体特性,血液相容性优于热解碳.金红石结构氧化钛薄膜由于其与血浆白蛋白、血浆纤维蛋白原、血液及水之间有较小的界面张力,自身较低的表面能色散分量与极性分量的比值,加之其宽禁带宽度的n型半导体特性使其具有最优的血液相容性.

掺杂氧化钛薄膜的制备与血液相容性研究

本文利用磁控溅射技术制备了Ta5+掺杂的TiO2 薄膜 ,并采用动态凝血时间、血小板粘附及血小板变形等方法进行了薄膜材料的血液相容性测试。结果表明 ,Ta5+掺杂的TiO2 薄膜具有良好的血液相容性 ,且在一定的掺杂量条件下具有最佳值。

脉冲偏压对电弧离子镀非晶氧化钛薄膜性能的影响

用脉冲偏压电弧离子镀技术在玻璃基片上制备均匀透明的氧化钛薄膜，通过改变脉冲偏压幅值，考察其对氧化钛薄膜性能的影响。结果表明，沉积态薄膜为非晶态；脉冲偏压对薄膜性能有明显的影响。随偏压的增加，薄膜厚度、硬度和弹性模量均先增大后减小，前者峰值出现在-100-200V负偏压范围，后两者则在-150～250v范围：-300v偏压时的薄膜硬度最高；达到原子级表面光滑度，RRMs为0．113nm，薄膜折射率也最高，在λn=550nm达到已有报道的最高值2．51，此时薄膜具有最好的综合性能。文中对脉冲偏压对薄膜性能的影响机理也进行了分析。

电子束蒸发氧化钛薄膜的化学成分与显微结构

用电子束蒸发的方法在Ti盘上沉积氧化钛薄膜。分别用场发射扫描电镜,X射线光电子谱和X射线衍射分析所制备薄膜的表面形貌、化学成分和晶体结构,所制备的氧化钛薄膜的晶体结构依赖于制备过程中的沉积参数,薄膜的成分主要为金红石结构,是包含TiO2,Ti2O3和TiO三种结构的多晶体,随着沉积过程中氧气流量的增加,所制备的薄膜中高价钛离子(如Ti4+)的含量不断增大,同时低价钛离子(如Ti2+)的含量不断减小。随着氧气流量的增加和后续热处理温度的升高,薄膜的结晶度不断增大,并呈现出单一金红石(101)相位的趋势。

面向心血管应用的电子束蒸发氧化钛薄膜的特性——润湿性与血液相容性

用电子束蒸发的方法在钛盘上沉积氧化钛薄膜以检验其在心血管支架方面的应用.用接触角仪测定水滴在所制备氧化钛薄膜表面的接触角,随着沉积过程中氧气流量的增加,薄膜的接触角不断降低,经过热处理后薄膜的亲水性得到了增强.通过观察猪主动脉平滑肌细胞(PASMC)在样品表面的生长行为,研究薄膜的结构与细胞活性的关系.结果表明,覆有薄膜的钛盘具有更好的生物相容性,而沉积后的热处理能够进一步改善氧化钛薄膜的生物相容性.通过观察血小板的吸附行为研究薄膜的血液相容性,发现在所制备的氧化钛薄膜上吸附了极少的血小板.研究结果表明,用电子束蒸发制备的氧化钛薄膜能够用于心血管支架的表面改性.

不同注入剂量和能量对氧化钛薄膜结构的影响

为研究离子注入以及真空退火对氧化钛薄膜的结构和性能影响,利用非平衡磁控溅射技术,在单晶硅基体上沉积得到了金红石氧化钛薄膜,在此基础上注入磷离子,并进行真空退火处理.研究结果表明：注入剂量和能量的增加,使得氧化钛薄膜的晶体结构损伤程度加剧;真空退火后,未注入与离子注入的薄膜Ram an峰均出现红移和加宽现象,薄膜能带结构因氧缺位及低价钛而产生的变化,导致薄膜的方块电阻逐渐降低,电阻可降至100~200Ω/cm2.

磁控溅射氧化钛薄膜的光学性能

常温下,通过反应磁控溅射法在K9双面抛光玻璃基底上制备氧化钛薄膜.采用X线衍射(X-rayDiffraction,XRD)、光栅光谱仪和椭偏仪对氧化钛薄膜样品的结构和光学性能进行测试,并拟合分析得到薄膜的折射率和厚度等光学参数.结果表明:氧化钛纳米薄膜呈非晶态,其折射率和消光系数随波长的变化而变化,薄膜的透射率测量结果和理论计算结果在350～800 nm光波范围内吻合良好.由于氧化钛薄膜的折射率高且在可见光波段吸收小、呈透明状,是用来构成一维光子晶体的理想组分,有关其光学性能的基础研究对光子晶体的结构设计及其器件的开发应用具有积极的意义.

室温下反应磁控溅射沉积氧化钛薄膜光学性能和力学性能研究

目的通过对比不同溅射功率和氧气分压下氧化钛薄膜性能的变化规律,分析其力学性能和光学性能的关系。方法在室温条件下,采用直流反应磁控溅射技术在K9玻璃基底上沉积TiO_2薄膜,通过紫外可见红外分光光度计和椭偏仪对薄膜的光学特性进行分析,通过微纳米压痕技术对薄膜的力学性能进行表征。结果在给定工艺参数范围内,薄膜的光学折射率与纳米硬度和弹性模量正相关,随着溅射靶功率的增大,所制备薄膜的折射率、纳米硬度和弹性模量随之增大,而薄膜的光学带隙则随着溅射功率的增大而下降。同时,O_2流量对薄膜的光学性能和力学性能的影响更明显,在较低O_2流量条件下(Q(Ar)/Q(O_2)=10/1),所制备薄膜的折射率减小而光学带隙变大,随着O_2流量进一步减少(Q(Ar)/Q(O2)=20/1),薄膜的折射率增大而光学带隙减小,但薄膜的纳米硬度和弹性模量随O_2流量的减少而下降。结论磁控溅射沉积TiO_2薄膜的折射率与其光学带隙反向相关,而仅在适量氧气条件下所制备的薄膜的力学性能与光学特性有相关性。

氧化钛薄膜表面等离子体处理引发官能团形成的研究

采用水/氧气,丙烯酸/氧气脉冲射频等离子体处理方法,对氧化钛薄膜进行表面改性。结果表明,水蒸气/氧气混合气体等离子体处理在氧化钛薄膜表面产生了吸附水及游离羟基,丙烯酸/氧气混合气体等离子体处理在氧化钛薄膜表面形成了羟基、羧基和羰基官能团。经水蒸气/氧气、丙烯酸/等离子体处理的氧化钛薄膜的水接触角分别降低了67．3和58．5°,极性分量分别增加了36．5和50．9mJ/m^2,表现出很好的亲水性。

磁控溅射工艺参数对氧化钛薄膜晶体结构的影响

用非平衡磁控溅射技术制备氧化钛薄膜.研究了基体偏压、沉积温度、基体性质及溅射功率对薄膜晶体结构的影响.结果表明,到达基体的粒子的能量和离子/原子比是影响氧化钛薄膜晶体结构的主要因素;而到达基体的离子/原子比是生成完全金红石结构氧化钛薄膜的决定性因素.

采用不同功率溅射制备氧化钛薄膜的研究

常温下,利用射频(RF)反应磁控溅射方法在K9双面抛光玻璃基底上沉积氧化钛薄膜.采用光栅光谱仪对薄膜样品的透射谱进行测试,通过椭圆偏振光谱仪测试并拟合得到薄膜的厚度、折射率和消光系数等光学参数,借助掠入射角X-射线衍射对薄膜的结晶状态进行了测试.实验结果表明:不同溅射功率下沉积的样品呈非晶态,在40～100W范围内,溅射功率越大,薄膜的沉积速率越大,但溅射功率对折射率和消光系数影响不大.

阳极氧化制备氧化钛薄膜机理探讨

在钛合金表面采用阳极氧化工艺制备出氧化钛薄膜。通过实验验证了阳极氧化原理,得出在不同的氧化电压下可生成不同厚度的氧化钛薄膜,薄膜越薄呈色越鲜艳;并分析了阳极氧化电解液对形成薄膜的影响;最后模拟分析了氧化薄膜的生长过程。

直流磁过滤电弧源沉积氧化钛薄膜的光学特性

为了探索电弧源离子镀技术制备的氧化钛薄膜的透射率、消光系数和折射率,利用直流磁过滤电弧源在K9玻璃基底上制备了氧化钛薄膜,通过分光光度计和椭偏仪对薄膜的透射率、折射率和消光系数等光学特性和沉积速率进行分析研究.研究结果表明:波长在400～700nm之间,氧化钛薄膜的折射率为2.3389～2.1189;消光系数在10-3数量级上,消光系数小,薄膜吸收小,薄膜峰值透射率接近K9基底的透射率;沉积时间30min,薄膜的厚度是678.2nm,电弧源离子镀技术沉积氧化钛薄膜的平均速率为22.6nm/min.

铈掺杂对氧化钛薄膜光吸收性能的影响

采用电子束蒸发法制备铈掺杂的TiO2薄膜,研究掺杂铈TiO2薄膜的透过率,以及掺杂对TiO2薄膜光吸收性能的影响。实验发现掺杂CeO2使氧化钛薄膜的禁带宽度Eg从3.27eV减小到2.51eV,从而使光学吸收边从380nm红移到495nm,大大提高了对太阳光或可见光的利用能力。

溅射方法和基体材料对氧化钛薄膜微观结构的影响

目的研究不同溅射方法和基体材料对沉积氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态、表面形貌的影响。方法采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)和直流磁控溅射(DCMS)在316L不锈钢和硅片表面制备了氧化钛薄膜。采用等离子光发射谱检测了沉积薄膜时的等离子体特征。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM),分别评价氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态、晶粒尺寸和表面粗糙度。结果等离子体特征显示,沉积氧化钛薄膜时,HPPMS比DCMS具有更高的离化率和等离子体密度。XRD结果显示,在相同的平均溅射功率下,采用HPPMS和DCMS方法,均在不锈钢表面制备出纯金红石结构的氧化钛薄膜,而在硅片表面得到的氧化钛薄膜为金红石、锐钛矿混合结构,且采用HPPMS比DCMS技术制备的氧化钛薄膜含有更高的金红石含量。XPS结果显示,两种方法在所有基体表面均制备出了含有氧缺位的氧化钛薄膜。采用HPPMS和DCMS制备氧化钛薄膜时,不锈钢基体沉积的薄膜中,Ti3+/Ti4+比值均高于Si基体上的薄膜。SEM和硬度测试结果显示,HPPMS制备的氧化钛薄膜为等轴晶,晶粒较小,硬度较高。DCMS制备的氧化钛薄膜具有柱状晶的结构,晶粒较大。AFM的结果显示,采用不同溅射方法制备的氧化钛薄膜表面粗糙度没有明显差别。结论不同溅射方法和基体材料导致了薄膜沉积时样品表面离子轰击能量的差异,因此影响了氧化钛薄膜的晶体结构、化学价态和晶粒尺寸。

血液相容性氧化钛薄膜最佳掺杂含量的理论计算

我们把一个从对透明导电薄膜材料研究中得到的最佳掺杂含量定量理论推广到血液相容性氧化钛薄膜材料。该理论建立了电子薄膜材料的某一物理性能与晶体结构、制备方法和掺杂剂含量之间的联系 ,给出了一个能够拟合实验曲线的具有确定物理意义的抛物线方程。该方程的极值点确定了最佳掺杂含量与晶体结构和制备方法之间的定量关系 ,进而得到了一个掺杂最佳含量的表达式。分析血液相容性氧化钛薄膜材料的钽掺杂改性的实验结果 。

磁控溅射氧化钛薄膜在不同溅射温度下的光电性能研究

通过磁控反应溅射,在玻璃基底上制备了不同溅射温度下的氧化钛薄膜。通过对其光电性能的分析测试,探讨了溅射温度对氧化钛薄膜性能的影响。实验表明:低温溅射下,薄膜表面颗粒较小,结构较为疏松,高温溅射下,薄膜颗粒较大,薄膜表面颗粒出现团聚现象;随着溅射温度的升高,溅射速率减小;薄膜方阻减小,载流子浓度增大;溅射温度越高,薄膜在紫外可见光波段内透射越弱,光学带隙越小。

左心辅助装置表层氧化钛薄膜与血液相容性的研究进展

钛及钛合金,由于其表面自然形成了一层薄的氧化钛膜,因而具有较好的血液相容性。钛合金制备的左心辅助装置对挽救心力衰竭患者生命有十分重要的作用。本文简述了生物材料表面形成血栓的机制,并综述了氧化钛薄膜的研究进展及应用现状,同时对生物材料的前景进行了展望。分析表明钛及其合金具有良好的生物相容性主要归功于表面附着的氧化层。