通过雾化学气相沉积法生长的锐钛矿TiO2(112)外延薄膜

《Crystal Growth & Design》：Anatase TiO2(112) Epitaxial Thin Films Grown by Mist Chemical Vapor Deposition

气雾化学沉积法在Al?O?(0001)衬底上成功制备了TiO?(112)高指数外延薄膜，其晶格匹配为[112]//[0001]和[110]//[101?0]，与常规方法得到的 rutile TiO?(100)取向不同，揭示了表面反应对晶体取向的关键调控作用。

　　

外延薄膜是研究材料物理和化学性质的重要平台。特别是高折射率晶面，虽然被认为具有新颖的功能性，但由于热力学上的不稳定性，其选择性生长颇具挑战性。锐钛矿型TiO₂在催化、传感和电子设备领域受到了广泛关注。迄今为止，人们主要使用传统的脉冲激光沉积和溅射方法来制备锐钛矿型TiO₂(001)和(100)外延薄膜。然而，关于其他晶体取向的研究较少。在本研究中，我们采用化学气相沉积法在Al₂O₃(0001)基底上成功制备了锐钛矿型TiO₂(112)外延薄膜。其外延关系分别为[112]_TiO2//[0001]_Al2O3和[110]_TiO2//[101?0]_Al2O3。这种晶体取向与脉冲激光沉积和溅射所得的结果不同，因为通常情况下金红石型TiO₂(100)会在Al₂O₃(0001)基底上生长。我们认为表面反应在决定晶体取向方面起着关键作用。选择性生长这类高折射率晶面对于实现多种功能（包括提升电子和催化性能）至关重要。