为什么管式炉中的高温退火对于 Laalo3 至关重要？优化 Tio2 薄膜的附着力

高温退火是成功制备薄膜的关键基础。具体来说，在管式炉中以 960°C 退火 LaAlO3 (LAO) 衬底是为了彻底清洁表面并显著提高其亲水性。这种预处理可确保后续的 TiO2 前驱体溶液能够完全润湿表面，从而实现牢固的附着和均匀的分子分布。

核心要点 TiO2 薄膜的成功在很大程度上取决于沉积开始前形成的界面。在 960°C 退火衬底可改变其表面能，以确保前驱体均匀铺展，充当模板，迫使 TiO2 沿着所需的 (001) 晶面生长。

优化衬底-薄膜界面

这种高温处理的主要机械功能是改变 LAO 衬底的表面能。

通过将衬底暴露在 960°C 的高温下，您可以显著提高其亲水性。这可以确保当施加液体前驱体时，它会铺展成均匀的层，而不是由于表面张力而形成液滴。

亲水性表面是实现良好附着的先决条件。

如果没有这种热处理，前驱体溶液可能会不均匀地沉积，导致薄膜中出现间隙或薄弱点。退火过程可确保溶液与衬底之间更好的物理接触，为牢固的薄膜-衬底结合奠定基础。

使用单晶衬底（如 LAO）的最终目标是决定在其上生长的薄膜的取向。

960°C 的退火处理可使衬底晶格充当理想的导向。这种特定的处理促进了 TiO2 薄膜沿着(001) 晶面的定向生长，这对于材料最终的电子或光学性能通常至关重要。

宏观层面的均匀性始于分子层面的分布。

由于表面清洁且高度可润湿，TiO2 分子链可以均匀地分布在衬底上。这可以防止局部聚集或团聚，否则会破坏最终薄膜的均一性。

虽然高温是必需的，但热量的施加必须精确。

快速的温度变化可能导致薄膜开裂或衬底损坏。如补充工艺中所述，通常需要多阶段程序化温度控制（例如缓慢升温）来防止结构失效，同时释放解离能。

通过高温退火获得完美无瑕的表面既耗时又耗能。

然而，为了节省时间而跳过或缩短此步骤通常会导致结晶度差和内部缺陷。其权衡是工艺时间更长，以换取最大的光电转换效率和减少最终器件的内部缺陷。

没有首先对支撑它的表面进行工程设计，高质量的薄膜沉积是不可能的。

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Tianyao Zhang, Yuan Lin. Highly Sensitive Wearable Sensor Based on (001)‐Orientated TiO<sub>2</sub> for Real‐Time Electrochemical Detection of Dopamine, Tyrosine, and Paracetamol. DOI: 10.1002/smll.202312238

本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .