Preparation and characterization of nanostructured titanium(IV) oxide layers on different substrates

Abstract

Celem niniejszej pracy było opracowanie i zoptymalizowanie metod wytwarzania samoorganizujących się struktur tlenku tytanu na podłożu metalicznym i półprzewodnikowym, modyfikacja ich struktury pod kątem krystaliczności oraz charakterystyka podstawowych własności otrzymanych warstw. Do przygotowania podłoża metalicznego stosowano obróbkę mechaniczną oraz chemiczną. Warstwę Ti na podłożu półprzewodnikowym otrzymano przy pomocy fizycznego osadzania ze źródła wzbudzanego wiązką elektronów. Głównym narzędziem do wytworzenia samoorganizujących się nanorurek tlenku tytanu(IV) był proces elektrochemicznego utleniania, czyli anodyzacji. Otrzymane warstwy poddawano dalszej obróbce celem usunięcia zanieczyszczeń i uporządkowania ich struktury. Charakterystyka otrzymanych powłok tlenkowych polegała na określeniu ich morfologii przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego, oraz zbadaniu ich składu i krystaliczności za pomocą spektroskopii ramanowskiej, spektroskopii dyspersji energii i dyfraktometrii promieniowania X. Badania pozwoliły na otrzymanie nanostrukturalnego tlenku tytanu w formie rurek o kontrolowanej średnicy. Opracowano też metody obróbki wytworzonych warstw tlenkowych pozwalające uzyskać materiał krystaliczny o dużej czystości chemicznej.The aim of this work was to develop and optimize the production method of self-organized titanium oxide structures on metal and semiconductor surface, modify their crystallinity and characterize basic properties of obtained coating. Metal surface was prepared by chemical and physical treatment. Ti layers were deposited on semiconductive surface by electron beam physical vapor deposition. Self-organized titania nanotubes were obtaing using electrochemical oxidation known as anodization. Obtained coatings were further treated to remove pollution and order the structure. Oxide layers were analyzed using scanning electron microscope, Raman spectroscopy, energy-dispersive spectroscopy and X-ray diffraction. As a result, titanium oxide nanotubes with adjustable diameter were obtained and methods to achieve crystalline and chemically pure coatings were developed