摘要：

TiO2 纳米薄膜特殊的物理化学性质，特别是作为光物理材料、环境 污染治理中的光

催化氧化催化剂有着广泛的应用前景而引起人们的很大兴趣。近

 年来，人们对 TiO2 薄膜的

光催化性能进行了大量的研究，但是相对而言，

TiO2 纳米薄膜在可见光波段范围的光学性

能方面的基础研究还有待加强。本研究采用反应射频磁控溅射法在

 K9 抛光玻璃基体上制备

二氧化钛薄膜，用椭偏仪对薄膜样品进行测试，获得椭偏位相参量

Δ 和椭偏振幅参量 ψ。借

助计算机通过迭代方法拟合分析得到薄膜的折射率和厚度等光学参数，结合实验参数

 对结

果进行讨论，最后得出结论。

TiO2 纳米薄膜在可见光波段吸收小、是透明的，所以是用来构

成一维光子晶体的理想组份，对其光学性能的基础研究为以后光子晶体的结构设计具有积
极的意义。

 

　　关键词：磁控溅射

 TiO2 薄膜 椭偏技术 光学性能 

　　

 

　　

 薄膜材料是一种物质形态，其膜材十分广泛，单质元素、化合物或复合物、无机材料或

有机材料均可制作成薄膜。薄膜材料与块状物质一样，可以是非晶态、多晶态或单晶态。从薄
膜的厚度看，已有厚度仅为几纳米到一微米的超薄膜制品。

 纳米薄膜在许多领域的广泛应

用归功于其特异于普通薄膜的光学、电学等性质。

 自 70 年代以来，薄膜技术得到了突飞猛

进的发展，无论在学术上还是在实际应

 用中都取得了丰硕的成果。薄膜技术和薄膜材料的

发展涉及到几乎所有的前沿学

 科，它的应用与推广又反渗透到各个学科以及应用技术中，

如电子、计算机、磁

 记录[1]、信息、传感器[2]、能源、机械[3]、光学[4]、航空航天、核工业、化工、

 

生物

[5]、医学等，现己成为当代真空技术和材料科学中最活跃的研究领域，所制  备的各种

类型的新材料，新结构、新功能的薄膜，对材料的研究和使用都起到了巨大的推动作用。

 

　　

 纳米 Ti02 薄膜是一种常见的功能薄膜，具有如下特殊的性质： 

　　

 （1）光学特性 

　　

 氧化钛（Ti02）薄膜具有优良的透光性、高折射率和良好的化学稳定性，并且折射率

可随制备工艺变化，是非常重要的光学膜，已被广泛地应用于抗反射涂层、干涉滤波片、电
致变色窗和薄膜光波导等。而且因为半导体纳米粒子的尺寸与物理的特征量相差不多，如纳
米粒子的粒径与波尔半径或德布罗意波长相当时，纳米粒子的量子尺寸效应就十分显著。另
外，纳米粒子拥有很大的比表面积，又相当一部分的原子处于颗粒表面，处于表面态的原
子、电子与处于内部的原子、电子有很大的区别。量子尺寸效应和表面效应对纳米半导体粒子
的光学特性有很大的影响，并使之产生一些新的光学性质，如宽频带吸收。纳米

 Ti02 对紫

外光有

 强吸收作用，而微米级的 Ti02 对紫外光几乎不吸收，这主要是因为纳米二氧化钛

的半导体性质，即在紫外光的照射下，电子被激发，由价带向导带跃迁引起的。

 

　　

 （2）光催化特性 

　　

 Ueda 等人较早对半导体的微多相光催化进行了系统的研究。研究表明，Ti02 纳米半导

体复合粒子的量子尺寸效应强烈地影响其光催化甲醇脱氢活性。此外，

 纳米 Ti02 半导体粒

子能够催化体相半导体所不能进行的反应。

 

　　

 （3）光电转换特性 

　　

 近年来，由纳米半导体粒子构成的多孔大比表面积太阳能电池具有优越的光电转换特

性而备受瞩目。

Gratzei 等人在 1991 年报道了经三双吡啶合钌染料敏 化的纳米太阳能电池的

卓越性能，在模拟太阳光源的照射下，其光电转换性能可

 达 12%。由于纳米 Ti02 多孔电极

表面吸附的染料分子数是普通电极的

 50 倍，而且几乎每个染料分子都与 Ti02 分子直接作

用，光生载流子的界面电子转移速度

 快，因而具有优异的光吸收和光电转换特性[9]。 

　　

 （4）电学特性 

　　

 介电和压电是材料的基本特征之一。纳米半导体的介电行为和压电性能与常 

　　

 规的半导体材料有很大不同，归纳起来是:介电常数随测量频率的减少呈明显的 上升