TiO2薄膜
tio2薄膜_退火__解释说明以及概述
tio2薄膜退火解释说明以及概述1. 引言：1.1 概述本文旨在探讨和解释tio2薄膜的退火过程及其对薄膜性质的影响。
tio2薄膜作为一种重要的功能材料，在光电、光催化、电化学等领域具有广泛应用。
而退火作为一种常见的热处理方法，可以引起tio2薄膜结构和性能的变化，因此是研究和改善薄膜性能的关键步骤之一。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行介绍。
首先，在引言部分先进行了概述，并解释了文章的目的。
接下来，在第二部分将详细介绍tio2薄膜以及退火对其性质的影响。
然后，第三部分将阐述tio2薄膜退火实验方法与步骤。
随后，在第四部分会对实验结果进行分析和讨论，包括观察表面形貌、比较光学和电学性质以及解读X射线衍射数据等方面。
最后，在第五部分给出本次研究的总结发现及启示，并展望未来可能的研究方向。
1.3 目的本文的主要目的是深入探讨和解释tio2薄膜退火过程中发生的物理变化和机制，并通过实验方法来验证这些变化对薄膜性质的影响。
通过结合实验结果和分析，希望能够增进对tio2薄膜退火行为的理解，并为进一步优化和改善薄膜性能提供参考和指导。
2. Tio2薄膜退火解释说明：2.1 Tio2薄膜的概念与特性：Tio2薄膜是由二氧化钛(Titanium Dioxide, TiO2)材料制成的一种薄片状结构。
它具有许多优异的性质，如高透明性、高折射率、低电阻率和良好的光催化活性等。
这些特性使得Tio2薄膜在许多应用领域具有广泛的用途，包括太阳能电池、传感器、光学涂层和催化剂等。
2.2 退火对Tio2薄膜的影响：退火是指通过加热材料然后缓慢冷却来改变材料的晶体结构和性质。
在Tio2薄膜中，退火过程对其微观结构和物理性质都会产生一定影响。
首先，退火可以减少或去除材料中的内部应力，提高了材料的稳定性和耐久性。
此外，由于Tio2晶体结构中存在一些非平衡位点或缺陷，经过退火处理后这些缺陷可能被修复或消除，从而改善了Tio2薄膜的光电性能。
tio2电极材料的滴涂
tio2电极材料的滴涂摘要：1.TIO2电极材料简介2.滴涂法原理及过程3.TIO2电极材料的制备方法4.滴涂法在制备过程中的优势5.应用及前景正文：一、TIO2电极材料简介TIO2（二氧化钛）作为一种广泛应用的半导体材料，以其高光催化活性、低成本、环保等特点在光伏、光催化和能源存储等领域备受关注。
TIO2电极材料在这些领域中的应用前景十分广阔。
二、滴涂法原理及过程滴涂法是一种常见的制备TIO2电极材料的方法。
其基本原理是将TIO2溶液滴加到基底材料表面，通过溶液的蒸发、溶剂的挥发和TIO2颗粒的沉淀等过程，形成均匀、致密的TIO2薄膜。
滴涂过程主要包括以下几个步骤：1.制备TIO2溶液：将TIO2粉末加入去离子水或其他溶剂中，搅拌均匀，形成透明或半透明的TIO2溶液。
2.涂覆基底材料：将处理好的基底材料放置在涂有TIO2溶液的容器中，确保基底材料表面均匀涂抹上一层TIO2溶液。
3.溶液蒸发：将涂覆好的基底材料放置在通风的环境中，通过自然蒸发或加热蒸发的方式，使溶剂逐渐挥发，TIO2颗粒逐渐沉淀。
4.干燥处理：在蒸发过程中，可通过干燥设备对涂层进行干燥处理，以提高涂层的致密性和均匀性。
5.烧结：将干燥后的涂层材料进行高温烧结，使TIO2颗粒间紧密结合，形成稳定的薄膜。
三、TIO2电极材料的制备方法除了滴涂法，TIO2电极材料的制备方法还有溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、磁控溅射法等。
不同制备方法各有优缺点，具体选择需根据实际应用场景和需求进行。
四、滴涂法在制备过程中的优势1.制备过程简单、易操作，降低成本。
2.涂层均匀、致密，有利于提高电极材料的性能。
3.可根据需求调整涂层厚度、结构和组成，具有较高的灵活性。
五、应用及前景TIO2电极材料在光伏、光催化、能源存储等领域具有广泛应用。
随着科技的不断发展，TIO2电极材料的制备技术将不断完善，其应用前景将更加广泛。
总之，滴涂法作为一种制备TIO2电极材料的常用方法，具有操作简单、成本低、性能优良等优点。
超亲水TiO2薄膜合成
超亲水TiO2薄膜简介
• 纳米自清洁功能：经处理的表面具有超亲水性能。该特性 可以使水分完全均匀地在玻璃表面铺展开来，并且完全浸 润表面，并通过水的重力将附着于表面上的污染带走，而 不会形成水珠，粘附灰尘，从而达到自清洁效果，并保持 表面的长期清洁 • 光催化功能：在阳光或紫外光的照射下，自清洁纳米薄膜 材料对有机物会具有强烈的分解作用，而对无机物不会发 生任何作用 • 防雾作用：水分无法在表面形成水珠，用于玻璃表面的防 雾
玻璃清洗 TiO2溶胶制备
超亲水TiO2薄膜合成方法
• 聚乙二醇模板合成法
– 将普通玻璃的普通面朝上放入匀胶机的托盘上，调节一定的转速 ，用滴管在普通玻璃中央“小槽”中滴入2~3滴TiO2溶胶 – 30 s后取出在室温下晾约10 min，放入烘箱中以110℃干燥1h，重 复数次。 – 马弗炉中先以1℃/min的速率升温到110℃保温30min，再以 5℃/min的速率升温到450℃并保持30min – 自然冷却至室温，贮存备用。烧结后得到纳米晶二氧化钛薄膜， 厚度可以由涂覆次数来调整。
超亲水TiO2薄膜的应用
• 自洁玻璃是指普通玻璃在经过通过特殊的物理或化学方法 处理后，使其表面产生独特的物理特性，从而使玻璃不再 通过传统的人工擦洗方法而达到清洁效果的玻璃。
超亲水自洁玻璃
在玻璃制备出超亲水性薄膜。超亲水自洁玻璃又分 为无机纳米硅超亲水自洁玻璃和纳米二氧化钛型 超亲水自洁玻璃
超亲水TiO2薄膜的应用
玻璃清洗 TiO2溶胶制备 匀胶机均匀制膜 干燥
退火
自然降温
超亲水TiO2薄膜合成方法
超亲水TiO2薄膜合成方法
• 防雾效果
超亲水TiO2薄膜作用原理
• 在紫外光照射下TiO2纳米颗 粒表面生成电子空穴对 • 电子与Ti4+反应，空穴则与 表面桥氧离子反应，分别生 成Ti3+和氧空位 • 空气中的水解离，吸附在氧 空位中，成为化学吸附水（ 表面羟基），化学吸附水可 进一步吸附空气中的水分， 形成物理吸附层 • 这样在氧空位周围形成了亲 水微区，而表面剩余区仍保 持疏水性
TiO2薄膜
TiO2薄膜在λ＝640nm 处的光学常数与基底温度间的函数关系见表4-8。
表4-8 TiO2薄膜在波长λ=640nm处的光学常数(膜厚d,折射率nf,消光系数k)与基底温度间Ts的函数关系基底温度/℃d=140nm d=280nm 基底温度/℃d=140nm d=280nm n k n k n k n k室温 2.21 0.003 2.21 0.001 175 2.25 0.021 2.31 0.003 100 2.22 0.007 2.26 0.002 250 2.31 0.012 2.45 0.004通过对Ti2O3、Ti3O5和TiO2蒸气的质谱研究表明，其蒸气是由不同的原子或分子组成的。
在初始膜料为TiO的蒸气相中，检测到了近似相等的Ti和TiO 的原子和分子，而不存在TiO2分子。
当大量蒸发TiO初始膜料时，其蒸气中Ti 原子随之减少。
通过蒸发舟残余膜料氧含量富有位置的分析表明，其固态相是TiO、Ti2O3或只是Ti2O3。
在以Ti2O3 作为初始膜料时，在其蒸气中检测出Ti、TiO 和TiO2的分子。
Ti2O3初次（2次以下）锅底料岐化主要反应为：Ti2O3 真空高温 TiO+ TiO2，岐化反应平衡压力p（Pa）与温度T(K)的关系式为：㏒（pTiOpTiO2）= 32.77- 65357T-1 –0.00132TTi2O3岐化反应平衡压力计算值符合表4-9。
表4-9 不同温度TiO2歧化反应平衡压力/Pa平衡压力名称t/ºC2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200P总 20.482 160 807 3471 13114 37772 101880 PTiO 0.532 8.645 89.11 611 2740 12236 39235 PTiO2 19.95 142 718 2873 10374 25536 61845当重复3次蒸镀锅底料在蒸发源温度为1921℃ 时，其蒸气中各种成分的重量比例为：Ti+：TiO+：TiO2+＝600：1460：17 ，而蒸发舟中残余膜料是Ti2O3和Ti3O5。
4. 二氧化钛薄膜
纳米二氧化钛薄膜的制备、特性及应用影响纳米TiO 2薄膜特性的因素纳米TiO 2薄膜的制备与表征纳米TiO 2薄膜的特性纳米TiO 2薄膜的应用第2讲1纳米TiO 2薄膜的特性(一）光催化特性接触角的示意图：在气、液、固三相交界点，气-液与液-固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用q 表示。
(二）超亲水性纳米TiO 2薄膜的特性固体表面与水的接触角越小，亲水性越好，当接触角接近0°时，称之为超亲水性。
1(二）超亲水性纳米TiO 2薄膜的特性二氧化钛的光致亲水性这一现象的发现实际上是1995年在TOTO 公司实验室中的一个偶然现象。
他们发现如果在二氧化钛膜的制备过程中加入一定量的SiO 2，在紫外光照下薄膜就获得了超亲水性。
年Wang 等在《Nature 》上撰文报道了经紫外光照射的二氧化钛薄膜具OTiOTiO O TiTiO 2纳米TiO 2薄膜的特性超亲水机理水角：72º（光照前）（光照后）纳米TiO 2薄膜的特性超亲水机理1关于TiO 2薄膜的光致超亲水性机理有一种观点认为光致亲水性是由于光催化降解了吸附在二氧化钛表面的有机物所致。
目前比较认同的观点是二氧化钛表面的超亲水性起因于其表面结构的变化：在紫外光的照射下，氧化钛价带的电子被激发到导带，电子和空穴向氧化钛表面迁移。
电子与纳米TiO 2薄膜的特性纳米TiO 2薄膜的特性(三）抗菌和除臭特性TiO 2薄膜的抗菌和杀毒作用是基于有光谱抗菌性，它可杀除大肠杆菌、绿脓菌、葡萄球菌、霉菌、化脓菌沙门氏菌和曲菌等200多种病毒细菌，其杀毒率高达由于细菌属于单体有机物大分子，光催化杀菌效应是细菌和多种1影响TiO 2薄膜特性的因素(一）影响TiO 2薄膜光催化的因素TiO 2薄膜自身特性TiO 2晶相结构(A > R > (B) > Am 粒径搅拌状况（超声）(二）影响TiO 2膜超亲水特性的因素1.晶相结构的影响影响TiO 2薄膜特性的因素影响TiO 2薄膜特性的因素2.晶面的影响TiO 2单晶表面超亲水性研究表明：TiO 2(110)面和（100）面比（001）更容易受光激发具有超亲水性，这是由于各个晶面具有不同的钛配位结构。
二氧化钛薄膜的制备方法
二氧化钛薄膜的制备方法英文回答：To prepare titanium dioxide (TiO2) thin films, there are several methods that can be used. Two common methods include sol-gel deposition and physical vapor deposition.Sol-gel deposition is a wet chemical method that involves the hydrolysis and condensation of precursor materials to form a gel, which is then deposited onto a substrate and subsequently annealed to form the TiO2 thin film. This method allows for the control of film thickness and composition by adjusting the precursor concentration and deposition parameters. For example, I have used the sol-gel method to prepare TiO2 thin films by mixing titanium isopropoxide with a solvent and a catalyst, and then spin-coating the solution onto a glass substrate. After annealing at a high temperature, a uniform TiO2 thin film was obtained.Physical vapor deposition (PVD) is another method commonly used to prepare TiO2 thin films. In this method, a high-purity TiO2 target is bombarded with energetic ions or evaporated using an electron beam or thermal source, andthe resulting vapor is then deposited onto a substrate to form a thin film. PVD techniques include sputtering and evaporation. For instance, I have employed sputtering to deposit TiO2 thin films by bombarding a TiO2 target with argon ions, causing the release of TiO2 particles that subsequently deposit onto a substrate.中文回答：制备二氧化钛（TiO2）薄膜的方法有多种。
阳极氧化法制备TiO2薄膜及其超疏水改性
阳极氧化法制备TiO2薄膜及其超疏水改性随着纳米技术的发展，纳米材料在各个领域展现出了广阔的应用前景。
其中，氧化钛（TiO2）作为一种重要的纳米材料，在光催化、电化学和生物医学等领域具有广泛的应用。
然而，由于其表面能较高，TiO2薄膜往往具有亲水性，限制了其在一些特殊应用中的使用。
为了克服这一问题，研究人员们通过改性方法，将其表面改变为超疏水性，以提高其特殊应用的效果。
阳极氧化法是一种常用的制备TiO2薄膜的方法。
该方法通过在金属钛表面形成氧化层，然后经过热处理和酸洗等工艺，得到具有一定厚度和结构的TiO2薄膜。
这种方法制备的TiO2薄膜具有良好的结晶性和致密性，适用于各种改性处理。
超疏水性是指材料表面具有极高的接触角，使水滴在其表面上呈现出较大的接触角，从而实现水滴的快速滚落，表现出良好的自清洁性。
在TiO2薄膜的超疏水改性中，常常采用改变薄膜表面形貌和增加表面能的方法。
改变薄膜表面形貌是实现超疏水性的一种常见方法。
通过调控阳极氧化过程中的电压、时间和电解液成分等参数，可以改变薄膜的孔洞形貌和粗糙度，从而改变其表面的接触角。
研究发现，当薄膜表面具有一定的微纳米结构时，可以增加其表面积，提高接触角，实现超疏水性。
增加表面能是另一种常用的超疏水改性方法。
通过在阳极氧化后，在薄膜表面进行各种化学处理，使其表面形成亲水性或疏水性的功能基团。
例如，可以利用硅烷偶联剂在薄膜表面形成疏水性基团，从而实现超疏水性。
综上所述，阳极氧化法制备TiO2薄膜并进行超疏水改性是一种有效的方法。
通过调控阳极氧化过程和后续的化学处理，可以获得具有超疏水性的TiO2薄膜，从而拓展其在各个领域的应用。
未来的研究可以进一步深入探究薄膜的制备工艺和改性方法，提高其超疏水性能，并探索其在自清洁、防污染和抗菌等方面的应用潜力。
pet薄膜二氧化钛作用
pet薄膜二氧化钛作用在当今的环境保护和节能减排方面，新的环保材料和技术受到越来越多的关注和重视。
二氧化钛是一种重要的光催化剂，在环保领域应用非常广泛。
其中，pet薄膜二氧化钛作用是比较受关注的一种。
Pet薄膜是一种透明膜，其主要成分为PET(Polyethylene terephthalate)。
二氧化钛(TiO2)是一种白色粉末，具有较强的光催化活性，能够利用阳光或者UV光线来分解H2O、CO2、VOC等有害气体，产生高活性的自由基。
因此，将PET薄膜与二氧化钛结合使用，可以发挥出双方的性能优势，具有很好的环保和节能效果。
下面，我们将介绍PET薄膜与二氧化钛的作用过程。
具体分为以下几个步骤：1、PET薄膜制备。
PET薄膜是将PET颗粒加入到挤出机中，通过高温、高压和拉伸等工艺过程，使物料成为一种透明、均匀的膜状材料。
2、二氧化钛制备。
二氧化钛主要有两种制备方式，一种是氯化钛法，另一种是硫酸钛法。
常用的是硫酸钛法，从钛锑矿中提取出粉末状的二氧化钛。
3、PET薄膜与二氧化钛复合。
将PET薄膜平铺在平板上，然后通过涂覆或印刷等方法将二氧化钛均匀地沉积在PET薄膜上。
经过干燥和固化处理后，PET薄膜上均匀覆盖了一层二氧化钛薄膜。
4、PET薄膜二氧化钛作用。
二氧化钛薄膜具有良好的吸附性和光化学催化性能，能够吸附有害气体和颗粒污染物，并利用光催化反应将其分解。
PET薄膜中的二氧化钛薄膜通过光紧短波长紫外线的照射，产生较大的自由基活性，从而使污染物得到分解和去除。
总之，PET薄膜与二氧化钛的结合使用，能够有效地净化空气和保护环境，具有广阔的应用前景和商业价值。
在未来的环保和节能行业中，该种新型材料必将发挥出更加重要的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
TiO2薄膜在λ＝640nm 处的光学常数与基底温度间的函数关系见表4-8。
表4-8 TiO2薄膜在波长λ=640nm处的光学常数(膜厚d,折射率nf,消光系数k)与基底温度间Ts的函数关系基底温度/℃d=140nm d=280nm 基底温度/℃d=140nm d=280nm n k n k n k n k室温 2.21 0.003 2.21 0.001 175 2.25 0.021 2.31 0.003 100 2.22 0.007 2.26 0.002 250 2.31 0.012 2.45 0.004通过对Ti2O3、Ti3O5和TiO2蒸气的质谱研究表明，其蒸气是由不同的原子或分子组成的。
在初始膜料为TiO的蒸气相中，检测到了近似相等的Ti和TiO 的原子和分子，而不存在TiO2分子。
当大量蒸发TiO初始膜料时，其蒸气中Ti 原子随之减少。
通过蒸发舟残余膜料氧含量富有位置的分析表明，其固态相是TiO、Ti2O3或只是Ti2O3。
在以Ti2O3 作为初始膜料时，在其蒸气中检测出Ti、TiO 和TiO2的分子。
Ti2O3初次（2次以下）锅底料岐化主要反应为：Ti2O3 真空高温 TiO+ TiO2，岐化反应平衡压力p（Pa）与温度T(K)的关系式为：㏒（pTiOpTiO2）= 32.77- 65357T-1 –0.00132TTi2O3岐化反应平衡压力计算值符合表4-9。
表4-9 不同温度TiO2歧化反应平衡压力/Pa平衡压力名称t/ºC2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200P总 20.482 160 807 3471 13114 37772 101880 PTiO 0.532 8.645 89.11 611 2740 12236 39235 PTiO2 19.95 142 718 2873 10374 25536 61845当重复3次蒸镀锅底料在蒸发源温度为1921℃ 时，其蒸气中各种成分的重量比例为：Ti+：TiO+：TiO2+＝600：1460：17 ，而蒸发舟中残余膜料是Ti2O3和Ti3O5。
如果以Ti3O5作为初始膜料，其蒸气中成分是TiO。
当少量蒸发时，蒸发源残余膜料是没有变化的Ti3O5，大量蒸发时，其残余膜料则为Ti3O5 + Ti4O7。
当以TiO2作为初始膜料时，其蒸气的成分是TiO和TiO2分子。
如果由电阻加热蒸发，由于膜料与蒸发舟壁的反应，则在TiO2 蒸发之前便产生大量杂质挥发物MeOx（MoO3、Ta2O5、WO3等）。
当以Ti 作为初始膜料蒸发时，其蒸气成分只是Ti。
关于初始膜料和所制备的TiO2薄膜的化学成分的分析见表4-10。
表4-10 TiO2薄膜和蒸发膜料成分的化学分析初始膜料不重复添料由蒸发舟蒸发的次数/次蒸发舟材料开始或剩余的膜料中氧气的百分含量/%TiO2薄膜nf(λ=550nm,Ts=400℃,pO2=0.0400Pa,r=0.5nm/s)TiO2薄膜中WO3或Ta2O5的质量分数/%TiO 1 W 25.3±0.4 2.54 <0.2TiO 10 W 32.0 2.40 0.7TiO 1 Ta 25.3 2.54 <5TiO 10 Ta 32.0 2.44 ≤5Ti2O3 1 W 34.2 2.40 <5Ti2O3 10 W 35.7 2.26 11Ti3O5 1 W 36.6 2.26 21Ti3O5 10 W 35.9 2.24 20Ti3O5 1 Ta 36.6 2.39 9.0TiO2 1 W 39.5 2.05 25~70(强烈依赖于膜厚) TiO2 9 W 37.0 2.21 23实验表明，蒸发源材料O/Ti的比值越高，淀积TiO2薄膜时所要求的氧分压强越小，并且所制备的TiO2薄膜的填充密度越高，这样便可得到最好质量的TiO2薄膜。
较高填充密度的薄膜受湿度和温度的影响较小，因而其光学性质更为稳定。
以TiO2作为蒸发源材料时，要掺入5%的CeO2，这种材料可以使蒸发TiO2的温度降低。
以便较好地控制淀积速率；也可以掺入总重量40%的Pr6O11。
将TiOx薄料放入有石墨衬底的铜坩埚内，石墨衬底的作用是减少由冷水带走的热量损失。
用足够时间预熔除气是非常重要的，只有这样才能在淀积时不发生喷溅并能保证整个蒸发过程的均匀、稳定进行。
TiO2薄膜X光衍射显示，薄膜呈现出板钛型、锐钛型及金红石型各自特质的非固定计量混晶结构，这是由镀膜工艺过程所决定的。
镀膜工艺不但可改变膜层的晶型比率，还可有效地改善薄膜结晶体组织的堆积方式。
用电子束蒸发(EB)、电子束蒸发及离子辅助(IAD)、反应磁控溅射(RMS)三种方法在石英衬底上制备的TiO2薄膜的截面和表面扫描电镜照片见图4-18、4-19、4-20。
试验分析表明，薄膜的晶体结构、显微结构、光学性能和硬度等都与制备工艺有着密切的关系。
电子束蒸发制备的薄膜倾向于非晶结构,而离子束辅助和反应磁控溅射制备的薄膜往往会呈现多晶相结构。
三种方法制备的TiO2薄膜都为柱状结构,电子束蒸发及离子辅助法制备的薄膜色散严重；反应磁控溅射制备的薄膜吸收较大,但薄膜的硬度远大于电子束蒸发及离子束辅助制备薄膜的硬度。
导致以上结果的主要原因，与薄膜成核长大的热力学原理及动力学条件（真空度、蒸发速率、基板温度等）有关。
图4-18 电子束蒸发(EB)所得TiO2 薄膜截面(1)和表面形貌(2)图4-19 离子束辅助(IAD)所得TiO2 薄膜截面(1)和表面形貌(2) 图4-20 磁控反应溅射(MS)所得TiO2薄膜截面(1)和表面形貌(2)图4-18～图4-20 表明三种方法制备的薄膜都为柱体结构,用EB 法制备的柱状薄膜相对较为疏松,而IAD 和MS 制备薄膜的柱体较为致密。
从表面形貌来看,EB法沉积的薄膜表面颗粒较大,颗粒之间有比较明显的分界线,应该是形成了比较大的孔洞所致,而IAD 沉积的薄膜颗粒较小,表面也比较平整。
MS法制备的薄膜最为致密平滑。
试验分析表明，薄膜的晶体结构、显微结构、光学性能和硬度等与制备工艺密切相关。
电子束蒸发制备的薄膜倾向于非晶结构,而离子束辅助和反应磁控溅射制备的薄膜往往会呈现多晶相结构。
三种方法制备的TiO2薄膜都为柱状结构,电子束蒸发及离子辅助法制备的薄膜色散严重；反应磁控溅射制备的薄膜吸收较大,但薄膜的硬度远大于电子束蒸发及离子束辅助制备薄膜的硬度。
导致以上结果的主要原因，与 4.3.3 所涉及薄膜成核长大的热力学原理及动力学条件（真空度、蒸发速率、基板温度等）有关。
薄膜的内应力是镀膜过程中被镀材料内能不平衡造成的残留附加力，薄膜的内应力往往被认为是薄膜的一种潜在破坏力。
二氧化钛材料的晶格结构比较复杂，三种晶型（板钛型、锐钛型、金红石型）单元可容纳的分子数目分别为6~8个、4个和2个，因此TiO2成膜时的晶胞内分子数随意性概率很大。
这就是TiO2薄膜内应力大且多变的重要内在原因。
薄膜形成机理和柱状成长规律分析表明，薄膜厚度在几十纳米（即约百数量级个TiO2分子的厚度内），薄膜的内应力可近似为平行面方向的简单二维分子作用力，此初始应力对TiO2类的高熔点化合物而言，往往会呈现出正压应力（低熔点化合物如氟化物类呈现出负张应力）。
这是由于高熔点化合物分子间复杂离子力、电子力、范德华力在真空镀膜过程未来得及平衡释放的结果。
把一定比例的 TiO2 掺入到介质材料中，不但可以影响基质材料的光电特性，由于薄膜组织细化，还能改变基质的某些理化性能。
如介质薄膜掺入一定比例的杂质，其本征应力会有很大变化。
纯二氧化钛、纯二氧化锆在真空度4³10-3Pa，玻璃基板250°C条件下沉积的厚170nm薄膜，测得的应力水平分别为-35 Mpa、-190 Mpa， (张应力取负号)。
而锆钛氧化物混合膜料（重量比9：1）在同等条件镀制相同厚度的薄膜时，混合膜料薄膜的应力为+800 Mpa，比纯二氧化锆薄膜压应力有明显降低。
对于TiO2薄膜，按照传统工艺，在基板温度为250℃，无离子辅助的情况下，最初薄膜表现为压应力，厚度为30nm时由压应力变为张应力，然后缓慢上升，当厚度在150nm～175nm时，张应力达最大值150MPa，然后缓慢下降，最后趋于稳定，在300nm时的应力值为120MPa。
在基板温度为室温，离子辅助能量为330eV 时，最初为压应力，厚度为18nm时由压应力变为张应力，在30nm时应力变化缓慢，最后趋于稳定，在300nm时的应力值为82Mpa，比无离子辅助情况下张应力降低了约40 Mpa。
可见，离子辅助在一定程度会改变薄膜的应力水平。
二氧化钛具有的三种晶格结构，随着基板温度和粒子能量的增加，TiO2薄膜非常容易出现重复再结晶的现象 (如锐钛相型变成金红石型)，从而造成TiO2薄膜的折射率的变化。
当TiO2膜厚达到300nm时，薄膜应力已经趋于稳定，300nmTiO2薄膜应力与离子源能量关系可以看出，随着离子源能量的增加，TiO2薄膜张应力逐渐减小，并且在离子能量为450eV左右时，薄膜内部应力由张引力转变为压应力。
此外，在离子能量小于350eV时TiO2薄膜折射率（）随着离子能量的增加而增加，当离子能量为330eV-450eV时，薄膜折射率达到最大值2.56。
根据德鲁迪公式：（其中nt 和 nb分别为薄膜和块材的折射率，ρ为薄膜的填充度或孔隙率）分析，此时薄膜的填充密度应该达到最大，进而说明了离子能量在450eV时，在离子源作用下，薄膜聚集密度增加。
此时薄膜应力性质的变化也证明了上述结论。
随着离子能量的继续增加，离子束对TiO2薄膜的溅射效应逐渐体现出来，从而导致TiO2薄膜折射率的下降。
离子辅助能量对薄膜应力有很大影响，随着离子辅助能量的增大，TiO2薄膜的结构更加致密，离子能量在450eV左右时，膜层由张应力转为压应力，薄膜折射率达到最大值2.56。
二氧化钛薄膜的光学参数随波长变化关系分别见图4-10、图 4-21所示。
图4-21 TiO2单层薄膜的透光率曲线随着数码技术和高精度光学传输与显示的规模化应用，TiO2、ZrO2等传统高折射率材料在多层镀膜中的折射率温飘、负变和氧变离解吸收等缺陷，远不能满足高精准光电应用的要求。
一类TiO2+ReO(稀土氧化物)的镀膜材料能很大程度解决以上问题。
目前，一种比较流行的二氧化钛化合物膜料是LaTiO3。
TiO2和La2O3可生成LaTiO3，La2Ti2O7等一系列非化学计量的化合物，其中只有LaTiO3在高温镀膜时能保持膜层结构的单相均匀和光电应用的性能稳定。
图4-22、图4-23分别为LaTiO3材料镀膜后的光学曲线。