Abstract
本實驗係以旋鍍式(Spin-coating)溶凝膠法製備二氧化鈦薄膜。溶液的組成以溶質：烷氧化鈦(isopropyl titanate)，溶劑：2-甲基氧乙醇(2-methoxyethanol)；交鏈劑：乙二醇(ethylene glycol) 為主，嚐試改變不同比例的陽離子，水及硝酸含量來決定適當的溶膠(sol) 組成。及嚐試在尋得的適當溶膠組成中，添加微量 (1mole﹪) 的鈮、鉛元素，來觀察陽離子的改變，對溶膠性質的影響。最後，再以旋鍍法(Spin-Coating)鍍膜於不同底材上，經熱處理條件的改變，來探討膠膜的結晶行為及微觀結構。實驗結果發現：（Ⅰ）溶液化學方面：交鏈劑乙二醇具有穩定溶膠，避免顆粒析出作用外，更會促進溶膠的膠化速率及熱處理時rutile相的提早出現。同時，溶膠中陽離子(Ti□﹢)濃度及水含量，會跟硝酸含量有顆似正比的關係存在。即硝酸具有穩定溶膠，抑制水解的作用。至於鈮、鉛元素的添加，由於改變溶膠的化學性質，因此有緩慢二氧化鈦anatase 相變態成rutile相的行為。（Ⅱ）鍍膜方面膠膜在不同底材上經熱處理後，其結果行為及微觀結構會有很大的差異。例如在矽晶底材上，結晶膜因二氧化鈦在高溫具有高成長動力行為的關係，而呈現明顯的異常成長現象；在白金底材(Pt/Ti/SiO□/Si)，有白金擴散至膜表面的現象；在二氧化矽底材上(SiO□/Si)，則呈anatase 相為主的多孔結構；在鈦底材上(Ti/SiO□/Si) ，則呈[101] 及[200] 優選方向的rutile相結晶膜。至於熱處理升溫速率及持溫時間改變上，發現持溫時間的長短對相的改變並無影響，反而是升溫速率的改變影響較大。最後，由膜厚的改變，發現由於受底材影響程度的不同，使得厚膜由anatase 相變態至rutile相較容易，而且有晶粒異常成長現象的發生。