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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林坦蔚
研究生(外文):Tan-Wei Lin
論文名稱:利用氧化之鎳金屬誘發氧化鈦薄膜光觸媒特性之研究
論文名稱(外文):Hydrophilic property of titanium oxide film crystallization induced by an oxidation nickel seed layer
指導教授:劉代山
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:光電與材料科技研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:氧化鎳誘發氧化鈦銳鈦礦親水特性
外文關鍵詞:nickel oxideinducetitanium oxideAnataseHydrophilic property
相關次數:
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本論文研究主旨在於降低氧化鈦薄膜於具備銳鈦礦晶體結構所需之溫度,並且提高其光觸媒特性之效能,以利應用於日常生活上。
本研究利用薄鎳金屬經熱處理後所形成之島狀氧化鎳結構為晶種層,藉以誘發利用電漿增強化學氣相沉積法沉積非晶氧化鈦薄膜(a-TiOx)的結晶特性,運用其鎳金屬與鈦金屬之氧化電位差異,補償氧化鈦薄膜沉積時所產生的氧缺陷(defect),降低二氧化鈦薄膜的銳鈦礦結晶溫度並改善薄膜品質,優化薄膜的光觸媒效果,利用XRD、FTIR、AFM、EDX、FE-SEM分別觀察二氧化鈦薄膜經由不同溫度熱處理後之晶體結構,化學鍵結特性、表面型貌、元素成分以及表面型態。
研究結果顯示,當鎳金屬層經氧氣熱處理後形成氧化鎳之島狀結構後,可以在較低溫時誘發出二氧化鈦銳鈦礦結構並增強其結晶特性,有效提高薄膜粗糙度與受光面積,進而提升薄膜光觸媒效能,在有晶種層之二氧化鈦薄膜經熱處理後,其可以有效延長超親水性儲存時間,當熱處理溫度達600℃時,超親水特性之儲存時間可維持12小時以上,且薄膜在低照光強度( 1mW / cm2 )下持續照光30分鐘後,即可達到水滴接觸角趨近於0°之優異超親水特性(﹤5°),為具有防霧、除污等特性之自清潔薄膜。此外,相較於一般二氧化鈦薄膜於較高溫熱處理時,其晶體結構會由親水性優異之銳鈦礦晶相轉變成不利於光觸媒特性之金紅石結構而言,本研究中具有氧化鎳之晶種層所沉積之氧化鈦薄膜亦可以有效提高須熱處理後之二氧化鈦相轉變溫度,這些特性將可應用於建築物、汽車玻璃、空氣淨化以及廢水處理有很好的實質應用。
In the study, the main objective of research to reduce titanium dioxide thin film in the anatase crystal structure have the required temperature, and enhance the performance of its photocatalytic properties, so as to facilitate application of their daily lives.
In the study,nickel metal forned an island nickel oxide film as crysral layer after annealing process,so as to induce the crystallinity andoptimize the photocatalytic property for titanium oxide film deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition. The use of its nickel atosm with a high proliferation rate, as well as nickel titanium metal and the oxidation potential differences in compensation by the deposition of titanium dioxide films produced by oxygen defect. Crystal structure, chemical bonds and surface morphologies in films were studied by XRD, FTIR, AFM andFE-SEM.
The results showed that nickel metal formed a nickel oxide crystal cluster and enhanced the crystallinity. Meanwhile the crystalline phase of titanium oxide was early induced and validly increased the roughness and light receiving area of the thin film. The photocatalytic property will be improved .There are seed layer of titanium dioxide thin film after heat treatment, which can effectively extend the storage time for super-hydrophilicity, when the heat treatment up to a temperature of 600 ℃, the super-hydrophilic properties of the storage time can be maintained for more than 12 hours.The film was irradiated with ultraviolet light (1 mW/cm2) for 30 min, the film surface can obtain a super-hydrophilicity and self-cleaning effect for possessing the anti-fog and anti-pollution properties. In addition, compared with those in the titanium dioxide film on the high heat treatment, the crystal structure of Merit by the hydrophilicity of anatase crystalline phase into Photocatalyst characteristics not conducive to the rutile structure, this study has the oxidation Nickel deposition seed layer of titanium dioxide thin film can also be effective to increase after heat treatment of titanium dioxide phase transition temperature, these characteristics will be used in buildings, automotive glass, air purification and wastewater treatment have a very good application of the substance.
中文摘要...i
英文摘要...ii
誌謝...iv
目 錄...v
表 目 錄...vii
圖 目 錄...viii
第一章 緒論...1
1.1 研究動機...1
1.2 文獻回顧...3
第二章 理論基礎...7
2.1 關於光觸媒...7
2.2 二氧化鈦結構特性...8
2.3 二氧化鈦之超親水原理...10
2.4 電漿成分及原理 ...11
2.5 CVD薄膜成長機制...12
2.6 化學氣相沉積法的種類...13
第三章 實驗裝置及方法...19
3.1 實驗流程...19
3.2 實驗系統...19
3.2.1 金屬蒸鍍系統...20
3.2.2 電漿增強化學氣相沉積系統...20
3.2.3 熱退火系統...21
3.3 薄膜量測分析...21
第四章 結果與討論...30
4.1薄膜光觸媒親水特性研究...30
4.1.1 親水性儲存時間特性分析...30
4.1.2 光致親水性特性分析...31
4.1.3 亞甲基藍降解分析...32
4.2薄膜結構及鍵結成份研究...33
4.2.1 X光繞射分析...34
4.2.2 傅立葉轉換紅外線光譜分析...35
4.2.3 X光能量散佈圖譜分析...36
4.3 薄膜光學及電特性研究...36
4.3.1 穿透率及光學能隙分析...37
4.3.2 光激發電流分析...38
4.4 薄膜表面形態特性研究...39
4.4.1 原子力顯微鏡分析...39
4.4.2 場發射掃描式電子顯微鏡分析...40
第五章 結論...62
參考文獻...64
Extended Abstract...68
個人簡歷...71
【1】A. M. Ruiz, G. Sakai, A. Cornet, K. Shimanoe, J. R. Morante, N. Yamazoe, Sensors and Actuator B 93 (2003) 509
【2】R. Wang, K. Hashimoto, A. Fujishima, M. Chikuni, E. Kojima, A. Kitamura, M. Shimohigoshi, T. Watanabe, Nature 388 (1997) 431
【3】P. Amézaga-Madrid, R. Silveyra-Morales, L. Córdoba-Fierro, G. V. Nevárez-Moorillón, M. Miki-Yoshida, E. Orrantia-Borunda, F. J. Solís, J. Photochem. Photobiol., B 70 (2003) 45
【4】C. Guillard, D. Debayle, A. Gagnaire, H. Jaffrezic, J.M. Herrmann, Mater. Res. Bull., 39 (2004) 1445
【5】M.S.K. Khalil and I.M. Zaki,Powder Technol. 120 (2001) 256
【6】S. Schiller, Thin Solid Films, 63 (1979) 369
【7】H.J. Frenck, Thin Solid Films, 201 (1991) 327
【8】Hong Xiao 著, 羅正忠、張鼎張 譯, “半導體製程技術導論”, 學銘圖書有限公司, chap. 10, (2001). pp. 353-357
【9】黃炳文,“利用電將增強化學氣相沉積技術製作超親水自清潔氧化鈦薄膜之研究”, 國立虎尾科技大學碩士論文,(2007).
【10】 Nakamura, K. Makino, L. Sirghi, T. Aoki, Y. Hatanaka, Surf. Coat. Technol., 169-170 (2003) 699
【11】 J. E. Lee, S.-M. Oh, D.-W. Park, Thin Solid Films, 457 (2004) 230
【12】M. Radecka, M. Wierzbicka, S. Komornicki, M. Rekas, Physica B
348 (2004) 160
【13】X. Zhang, F. Zhang, K. Y. Chan, Materials Chemistry and Physics 97(2006) 384
【14】J. Yu, H. Yu, C. H. Ao, S. C. Lee, Jimmy C. Yu,Wingkei Ho, Thin Solid Films 496 (2006) 273
【15】V. Iliev, D. Tomova, L. Bilyarska, A. Elias, L. Petrov, Applied Catalysis B: Environmental 63 (2006) 266
【16】H. M. Yates, M. G. Nolan, D. W. Sheel, M. E. Pemble, Journal of Photochemistry Photobiology A: Chemistry 179 (2006) 213
【17】S. Sakthivel, M. V. Shankar, M. Palanichamy, Banumathi Arabinddoo, D. W. Bahnemann, V. Murugesan, Water Research 38 (2004)3001
【18】R. Asahi, T. Morikawa, T. Ohwaki, K. Aoki, Y. Taga, Science 293 (2001) 269
【19】李定粵, “觸媒的原理與應用,”1999.
【20】A. Fujishima, K. Honda, Nature (London) 238 (1972) 37.
【21】M.S.Wrighton, Acc.Chem.Res.12 (1979) 303.
【22】A.J.Bard, Science 207 (1980) 139
【23】J.P. Lu, Thin Solid Films, 204 (1991) L13-L17.
【24】M.H. Suhail, G.M. Rao, S. Mohan, Journal of Applied Physics, 71 (1992) 1421
【25】Takahashi, Journal of American Chemical Society, 81 (1985) 3117
【26】黃相舜, “電漿化學氣相沉積二氧化鈦薄膜知特性研究,”國立成功大學材料科學及工程學系碩士論文,(2000)
【27】蘇昱帆, “光電半導體引發甲基橙反應之研究” ,國立成功大學化學工程學系碩士論文,(2000)
【28】Bin Xia , Huizhoug Huang , Youchang Xie , Mater Science and Engineering B57(1999) 150
【29】Augustynski,Electrochim. Acta, 38 (1993) 43
【30】C. Guillard, D. Debayle, A. Gagnaire, H. Jaffrezic, J.M. Herrmann, Mater. Res. Bull., 39 (2004) 1445
【31】A. Fujishima, T. N. Rao, D. A. Tryk, “Titanium dioxide photocatalysis”, J. Photochem. Photobiol.C:Photochemistry,review 1, pp.1-21 (2000).
【32】W. kubo, T. Tatsuma, Appl. Surf. Sci., 243 (2005) 125
【33】M. Nakamura, K. Makino, L. Sirghi, T. Aoki, Y. Hatanaka, Surf. Coat. Technol., 169-170 (2003) 699
【34】 A. Heller, Acc. Chem. Res. 28 (1995) 503
【35】R. Cai, Y. Hashimoto, K. Itoh, Y. Kubota, A. Fujishima, Bull. Chem. Soc. Jap. 64 (1991) 1268
【36】郭哲豪,“二氧化鈦與奈米矽,非晶矽鍺及氧化鎢複合膜的可見光催化特性及親水性之研究”, 國立成功大學碩士論文,(2004).
【37】Hong Xiao 著.羅正忠 張鼎張 譯, ”半導體製程技術導論 二版”, 歐亞書局, pp.224~228 (2001).
【38】莊達人,“VLSI 製造技術,”高立出版社, 1999
【39】吳東權等, “微機電系統之技術現況與發展”, 工業技術研究院機械工業研究所, 86年6月15日二版修訂.
【40】莊達人編著, “VLSI製造技術”,高立圖書有限公司, pp.230~238 (1996)
【41】M.R. Hoffmann, S.T. Martin, W. Choi, D.W. Bahnemann, Chemical Reviews, 20 (1995) p. 69-95
【42】林士傑,“低溫多晶矽之製作與特性分析”, 國立中央大學碩士論文,(2003).
【43】Q. Ye, P.Y. Liu, Z.F. Tang, L. Zhai, Vacuum, 81, (2007) 627
【44】Xin Zhang, Qingquan Liu, Appl. Surf. Sci., 254 (2008) 4780
【45】Mu-Hsuan Chen,Wei-Yu Ho,Da-Yung Wang,Fu-Hsing Lu, Surf. Coat. Technol., 202 (2007) 962
【46】Hong-Hsin Huang, Hung-Peng Chang, Fang-Hsing Wang, Yuan-Shing Liu ,Moo-Chin Wang, and Ding-Fwu Li, Jpn. J. Appl. Phys., 47 (2008) 764
【47】Y-Q.Hou, D-M. Zhuang , G.. Zhang,M. Zhao,M-S Wu, Appl. Surf. Sci ., 218 (2003) 97
【48】M. Nakamura, M. Kobayashi, N. Kuzuya, T. Komatsu, T. Mochizuka, Thin Solid Films, 502 (2006) 121
【49】M. Nakamura, T.Aoki, Y. Hatanaka, J. Mater. Res, 16 (2001) 621
【50】W. Que, Z. Sun, Y. Zhou, Y. L. Lam, Y. C. Chan, C. H. Kam, Thin Solid Film,359 (2000) 177
【51】 H. J. Frenck, W. Kulisch, M. Kyhr, R. Kassing, Thin Solid Film, 201(1991) 307
【52】L-L. Yang, Y-D. Lai, J.S. Chen, P.H. Tsai, C.L. Chen, C.J. Chang, J. Mater. Res., 11 (2005) 3141
【53】M. Nakamura, S. Kato, T. Aoki, L. Sirghi, Y. Hatanaka, Journal of applied physics, 90 (2001) 3391
【54】Y. Hatanaka, H. Naito, S. Itou, M. Kando, Applied Surface Science, 224 (2005) 554
【55】Masahiko Maeda , Teruyoshi Watanabe, Journal of The Electrochemical Society, 153 (2006) 186
【56】T. Uelzen, J. Muller, Thin Solid Films, 434 (2003) 311
【57】S. Y. Yoon, S. K. Kim, J. Y. Oh, Y. J. Choi, W. S. Shon, C. O. Kim, and J.
J, Jpn. J. Appl. Phys. 37(1998) 7193
【58】S. S. Huang, J. S. Chen, J. Materials Sciencr: Mateials in Electronics 13 (2002) 77
【59】G.B.Cho, M.G.Song, S.H.Bae, J.K.Kim, Y.J.Choi, H.J.Ahn, K.K.Cho, K.W.Kim, J. Power Sources 189 (2009) 738
【60】Y-L. Kuo, H-W. Chen, Y. Ku, Thin Solid Film 515 (2007) 3461
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