Preparation of Preferentially Oriented Titanium Oxide Thin Films by Topotactic Structural Transformation Reaction

拓扑结构转化反应制备择优取向二氧化钛薄膜

基本信息

  • 批准号:
    13650894
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.92万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In the preparations of preferentially oriented thin films, usually epitaxial crystal growth techniques are utilized. In this case, a single crystal substrate and lattice matching between the substrate crystal and the film crystal are necessary, meaning the high cost for the preparation of the epitaxial films. In the present study, we developed a novel process for the preparation of an oriented layered titanate thin film on stainless steel and Ti metal substrates by using an exfoliation-restacking technique, and preparation of oriented BaTiO_3 and TiO_2 thin films from the layered titanate film by using topotactic structural transformation reactions.In this process, a layered H^+-form titanate H_<1.07>Ti_<1.73>O_4・nH_2O (HTO) was used as precursor. HTO powder sample was exfoliated into the nano-sheets of elementary layer of its structure by reacting with an n-propylamine solution. The HTO thin film was prepared by dipping the substrates into the HTO nano-sheet solution and then drying in air at room temperature. The HTO nano-sheets restack on the surface of the substrate and form a preferentially oriented film of the layered titanate after drying. Oriented thin films of anatase and rutile types of TiO_2 were obtained after heat-treatment at 600 and 800℃ respectively. A BaTiO_3 film with a preferred orientation along [110] direction was obtained by hydrothermal treatment of the HTO film in a Ba(OH)_2 solution. The cubic BaTiO_3 film was obtained under low temperature conditions and tetragonal BaTiO_3 film under high temperature conditions. A capacitance measurement indicated that the BaTiO_3 film prepared by present method showed a much higher dielectric constant than that of BaTiO_3 films prepared by other methods. The method developed in this study will not be limited in the preparations of the titanium oxide films, but also useful for the preparation of other metal oxides oriented films.
在优选定向薄膜的制备中,通常使用外延晶体生长技术。在这种情况下,必须进行底物晶体和膜晶体之间的单晶底物和晶格匹配,这意味着制备外部膜膜的高成本。在演讲研究中,我们开发了一个新型的过程,用于制备在不锈钢和Ti金属底物上使用剥落式堆肥技术在不锈钢和Ti金属底物上制备,并制备定向的batio_3和Tio_2薄膜,从H_ <1.07> Ti_ <1.73> O_4 ・NH_2O(HTO)用作前体。通过与N-丙酰胺溶液反应,将HTO粉末样品剥落到其结构基本层的纳米片中。通过将基板浸入HTO纳米片溶液中,然后在室温下在空气中干燥来制备HTO薄膜。 HTO纳米片在基材表面重新扎根,并在干燥后形成层状钛酸盐的首选膜。在600和800°的热处理后,获得了剖析酶和金红石类型的定向薄膜。通过在BA(OH)_2溶液中对HTO膜的热液处理获得了沿[110]方向优选取向的BATIO_3膜。在高温条件下,在低温条件下获得了Cubic Batio_3膜在高温条件下获得。电容测量表明,通过当前方法制备的BATIO_3膜比其他方法制备的batio_3膜的固定常数要高得多。在这项研究中开发的方法将在氧化钛膜的制备过程中受到限制,而对于其他以金属氧化物为导向的膜的制备也有用。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Qi Feng: "Soft chemical approach to synthesis and control of functional inorganic materials,"Journal of Ion Exchange. Vol.14. 77-86 (2003)
齐峰:“功能性无机材料的合成与控制的软化学方法”,离子交换杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Qi Feng, Manabu Hirasawa, Koji Kajiyoshi, Kazumichi Yanagisawa: "Synthesis and particle morphology control of BaTiO_3 and TiO_2 by hydrothermal soft chemical process."7^<th> International Symposium on Hydrothermal Reactions, Proceedings. 235-242 (2003)
齐峰、Manabu Hirasawa、Koji Kajiyoshi、Kazumichi Yanagisawa:“水热软化学法合成BaTiO_3和TiO_2及颗粒形貌控制”。第7届国际水热反应研讨会论文集。
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Qi Feng, Manabu Hirasawa, Koji Kajiyoshi, Kazumichi Yanagisawa: "Synthesis and particle morphology control of BaTiO_3 and TiO_2 by hydrothermal soft chemical process"7^<th> International Symposium on Hydrothermal Reactions, Proceedings. 235-242 (2003)
齐峰、Manabu Hirasawa、Koji Kajiyoshi、Kazumichi Yanagisawa:“水热软化学过程BaTiO_3和TiO_2的合成及颗粒形貌控制”第7届国际水热反应研讨会论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
馮 旗: "ソフト化学的手法による機能性無機材料の合成と制御"日本イオン交換学会誌. 14. 77-86 (2003)
齐峰:“利用软化学方法合成和控制功能性无机材料”日本离子交换学会杂志14. 77-86(2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Qi Feng, Koji Kajiyoshi, Kazumichi Yanagisawa: "Hydrothermal soft chemical process for the preparations of oriented BaTiO_3 and TiO_2 thin films on polycrystal substrate"5^<th> International Conference on Solvo-Thermal Reactions, Proceedings. 155-158 (200
齐峰、Koji Kajiyoshi、Kazumichi Yanagisawa:“在多晶基底上制备取向BaTiO_3和TiO_2薄膜的水热软化学方法”第5届国际溶剂热反应会议论文集。
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