溶胶-凝胶法制备定向排列的纳米结构二氧化锆薄膜  

Oriented nano-structured ZrO_2 thin films founded using sol-gel process

作　　者：李海滨[1] 梁开明[1] 顾守仁[1] 

机构地区：[1]清华大学材料科学与工程系,北京100084

出　　处：《清华大学学报（自然科学版）》2001年第4期48-50,共3页Journal of Tsinghua University(Science and Technology)

摘　　要：为研究石英玻璃基板上二氧化锆薄膜的定向排列特征及相转变对其定向排列的影响 ,采用溶胶凝胶工艺在石英玻璃基体上制备了二氧化锆薄膜 ,并利用 X射线衍射仪及原子力显微镜对薄膜结构进行了分析。结果表明 ,低温二氧化锆薄膜主要由 t- Zr O2 晶粒组成 ,沿 (111)平面定向排列 ,随温度升高 ,t- Zr O2 向 m - Zr O2 转变 ,定向排列也由 t-Zr O2 的 (111)平面转向为 m - Zr O2 的 (111- )平面。与凝胶粉相比 ,二氧化锆薄膜的 t- Zr O2 → m- Zr O2 相转变温度提高10 0℃。 AFM观察显示 ,随温度升高 ,薄膜表面粗糙度增大 ,并且二氧化锆晶粒尺寸由 6 0 0℃ ,保温 1h的 7.5 nm提高至 10 0 0℃ ,保温 1h的 6 5 nm。This paper analyzed the orientation characteristics of ZrO 2 thin films and the influence of phase transformation on film orientation. Zirconia thin films were formed on fused quartz using the sol gel process, and their structure was determined using X ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM). XRD results indicated that the ZrO 2 thin films were made of (111) oriented t ZrO 2 crystallites at low temperature. With increasing temperature, the t ZrO 2 transformed to m ZrO 2 and the orientation was transformed from t ZrO 2 (111) to m ZrO 2 (11 1 -) . The transformation temperature of the ZrO 2 thin films from t ZrO 2 to m ZrO 2 was 100℃ higher than that of the gel powder. AFM results show that the roughness of the thin film surface increased with temperature and the ZrO 2 grain size increased from 7.5nm for 600℃, 1h to 65nm for 1000℃, 1h.

关 键 词：二氧化锆薄膜 溶胶-凝胶法 定向排列 纳米结构 石英玻璃基 制备 

分 类 号：TB383[一般工业技术—材料科学与工程]