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O2流量对磁控溅射N掺杂TiO2薄膜成分及晶体结构的影响

丁万昱 王华林 巨东英 柴卫平

O2流量对磁控溅射N掺杂TiO2薄膜成分及晶体结构的影响

丁万昱, 王华林, 巨东英, 柴卫平
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  • 利用直流脉冲磁控溅射方法在室温下通过改变O2流量制备具有不同晶体结构的N掺杂TiO2薄膜,利用台阶仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等设备对薄膜沉积速率、化学成分、晶体结构、禁带宽度等进行分析.结果表明:所制备的薄膜元素配比约为TiO1.68±0.06N0.11±0.01,N为替位掺杂,所有样品退火前后均未形成Ti—N相结构,N掺杂TiO2薄膜的沉积速率、晶体结构等主要依赖于O2流量.在O2流量为2 sccm时,N掺杂TiO2薄膜沉积速率相对较高,薄膜为非晶态结构,但薄膜内含有锐钛矿(anatase)和金红石(rutile)相晶核,退火后薄膜呈anatase和rutile相混合结构,禁带宽度仅为2.86 eV.随着O2流量的增加,薄膜沉积速率单调下降,退火后样品禁带宽度逐渐增加.当O2流量为12 sccm时,薄膜为anatase相择优生长,退火后呈anatase相结构,禁带宽度为3.2 eV.综合本实验的分析结果,要在室温条件下制备晶态N掺杂TiO2薄膜,需在高O2流量(>10 sccn)条件下制备.
    • 基金项目: 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室开放课题(批准号:DP1050901)资助的课题.
    [1]

    Fujishima A, Honda K 1972 Nature 37 238

    [2]

    Wasielewski R, Domaradzki J, Wojcieszak D, Kaczmarek D, Borkowska A, Prociow E L, Ciszewski A 2008 Appl. Surf. Sci. 254 4396

    [3]

    Press) p73 (in Chinese)[菅井秀郎 2002 等离子体电子工程学 (北京:科学出版社)]

    [4]

    Solid Films 516 1434

    [5]

    Borrás A, Yanguas-Gil A, Barranco A, Cotrino A, González-Elipe A R 2007 Phys. Rev. B 76 235303

    [6]

    Tavares C J, Marques S M, Lanceros-Méndez S, Sencadas V, Teixeira V, Carneiro J O, Martins A J, Fernandes A J 2008 Thin

    [7]

    Hu L H, Dai J, Liu W Q, Wang K J, Dai S Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 1115 (in Chinese)[胡林华、戴 俊、刘伟庆、王孔嘉、戴松元2009 物理学报 58 1115]

    [8]

    Shah I, Li W, Huang CP, Jung O, Ni C 2002 Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 99 6482

    [9]

    Li W, Frenkel A I, Woicik J C, Ni C, Shah S I 2005 Phys. Rev. B 72 155315

    [10]

    Asahi R, Morikawa T, Ohwaki T, Aoki K, Taga Y 2001 Science 293 269

    [11]

    Tavares C J, Marques S M, Viseu T, Teixeira V, Carneiro J O, Alves E, Barradas N P, Munnik F, Girardeau T, Rivière J P 2009 J. Appl. Phys. 106 113535

    [12]

    Sui R H, Young J L, Berlinguette C P 2010 J. Mater. Chem. 20 498

    [13]

    Yasunori T 2009 Thin Solid Films 517 3167

    [14]

    Tomás S A, Luna-Resendis A, Cortés-Cuautli L C, Jacinto D 2009 Thin Solid Films 518 1337

    [15]

    Ding W Y, Wang H L, Miao Z, Zhang J J, Chai W P 2009 Acta Phys. Sin. 58 432 (in Chinese)[丁万昱、王华林、苗 壮、张俊计、柴卫平2009 物理学报 58 432]

    [16]

    Zhang C, Ding W Y, Wang H L, Chai W P, Ju D Y 2008 J. Environ. Sci. 21 741

    [17]

    Tang W Z 2003 The Theory and Technology of the Thin Film Production (Beijing: Melallurgical Industry Press)(in Chinese) [唐伟忠 2003 薄膜材料制备原理、技术及应用 (北京: 冶金工业出版社)]

    [18]

    Sugai H 2002 Plasma Electronic Engineering (Beijing: Science

    [19]

    Wang J Y 1993 The Theory of Film Growth (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology Press) (in Chinese)[王敬义 1993 薄膜生长理论 (武汉:华中理工大学出版社)]

    [20]

    Moulder J F, Stickle W F, Sobol P E, Bomben K D 1995 Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy (Minnesota: Physical Electronics Inc. )

    [21]

    Ding W Y 2007 Ph. D. Dissertation (Dalian: Dalian University of Technology) (in Chinese) [丁万昱 2007 博士学位论文 (大连:大连理工大学)]

    [22]

    Ding W Y, Xu J, Lu W Q, Deng X L, Dong C 2009 Phys. Plasmas 16 053502

    [23]

    Ding W Y, Xu J, Lu W Q, Deng X L, Dong C 2010 Thin Solid Films 518 2077

    [24]

    PCPDFWIN card number: 00-021-1272 (Version 2.1, Copyright 2000)

    [25]

    PCPDFWIN card number: 00-021-1276 (Version 2.1, Copyright 2000)

    [26]

    Meng L J, Andritschky M, Santos dos M P 1993 Thin Solid Films 223 242

    [27]

    Hagfeldtt A, Gratzel M 1995 Chem. Rev. 95 49

    [28]

    Tauc J 1966 Physica Status Solidi B 15 627

    [29]

    Xu L, Tang C Q, Dai L, Tang D H, Ma X G 2007 Acta Phys. Sin. 56 1048 (in Chinese)[徐 凌、唐超群、戴 磊、唐代海、马新国2007 物理学报 56 1048]

    [30]

    PengL P, Xu L, Yin J W 2007 Acta Phys. Sin. 56 1585 (in Chinese)[彭丽萍、徐 凌、尹建武2007 物理学报 56 1585]

  • [1]

    Fujishima A, Honda K 1972 Nature 37 238

    [2]

    Wasielewski R, Domaradzki J, Wojcieszak D, Kaczmarek D, Borkowska A, Prociow E L, Ciszewski A 2008 Appl. Surf. Sci. 254 4396

    [3]

    Press) p73 (in Chinese)[菅井秀郎 2002 等离子体电子工程学 (北京:科学出版社)]

    [4]

    Solid Films 516 1434

    [5]

    Borrás A, Yanguas-Gil A, Barranco A, Cotrino A, González-Elipe A R 2007 Phys. Rev. B 76 235303

    [6]

    Tavares C J, Marques S M, Lanceros-Méndez S, Sencadas V, Teixeira V, Carneiro J O, Martins A J, Fernandes A J 2008 Thin

    [7]

    Hu L H, Dai J, Liu W Q, Wang K J, Dai S Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 1115 (in Chinese)[胡林华、戴 俊、刘伟庆、王孔嘉、戴松元2009 物理学报 58 1115]

    [8]

    Shah I, Li W, Huang CP, Jung O, Ni C 2002 Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 99 6482

    [9]

    Li W, Frenkel A I, Woicik J C, Ni C, Shah S I 2005 Phys. Rev. B 72 155315

    [10]

    Asahi R, Morikawa T, Ohwaki T, Aoki K, Taga Y 2001 Science 293 269

    [11]

    Tavares C J, Marques S M, Viseu T, Teixeira V, Carneiro J O, Alves E, Barradas N P, Munnik F, Girardeau T, Rivière J P 2009 J. Appl. Phys. 106 113535

    [12]

    Sui R H, Young J L, Berlinguette C P 2010 J. Mater. Chem. 20 498

    [13]

    Yasunori T 2009 Thin Solid Films 517 3167

    [14]

    Tomás S A, Luna-Resendis A, Cortés-Cuautli L C, Jacinto D 2009 Thin Solid Films 518 1337

    [15]

    Ding W Y, Wang H L, Miao Z, Zhang J J, Chai W P 2009 Acta Phys. Sin. 58 432 (in Chinese)[丁万昱、王华林、苗 壮、张俊计、柴卫平2009 物理学报 58 432]

    [16]

    Zhang C, Ding W Y, Wang H L, Chai W P, Ju D Y 2008 J. Environ. Sci. 21 741

    [17]

    Tang W Z 2003 The Theory and Technology of the Thin Film Production (Beijing: Melallurgical Industry Press)(in Chinese) [唐伟忠 2003 薄膜材料制备原理、技术及应用 (北京: 冶金工业出版社)]

    [18]

    Sugai H 2002 Plasma Electronic Engineering (Beijing: Science

    [19]

    Wang J Y 1993 The Theory of Film Growth (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology Press) (in Chinese)[王敬义 1993 薄膜生长理论 (武汉:华中理工大学出版社)]

    [20]

    Moulder J F, Stickle W F, Sobol P E, Bomben K D 1995 Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy (Minnesota: Physical Electronics Inc. )

    [21]

    Ding W Y 2007 Ph. D. Dissertation (Dalian: Dalian University of Technology) (in Chinese) [丁万昱 2007 博士学位论文 (大连:大连理工大学)]

    [22]

    Ding W Y, Xu J, Lu W Q, Deng X L, Dong C 2009 Phys. Plasmas 16 053502

    [23]

    Ding W Y, Xu J, Lu W Q, Deng X L, Dong C 2010 Thin Solid Films 518 2077

    [24]

    PCPDFWIN card number: 00-021-1272 (Version 2.1, Copyright 2000)

    [25]

    PCPDFWIN card number: 00-021-1276 (Version 2.1, Copyright 2000)

    [26]

    Meng L J, Andritschky M, Santos dos M P 1993 Thin Solid Films 223 242

    [27]

    Hagfeldtt A, Gratzel M 1995 Chem. Rev. 95 49

    [28]

    Tauc J 1966 Physica Status Solidi B 15 627

    [29]

    Xu L, Tang C Q, Dai L, Tang D H, Ma X G 2007 Acta Phys. Sin. 56 1048 (in Chinese)[徐 凌、唐超群、戴 磊、唐代海、马新国2007 物理学报 56 1048]

    [30]

    PengL P, Xu L, Yin J W 2007 Acta Phys. Sin. 56 1585 (in Chinese)[彭丽萍、徐 凌、尹建武2007 物理学报 56 1585]

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出版历程
  • 收稿日期:  2010-04-01
  • 修回日期:  2010-05-24
  • 刊出日期:  2011-01-05

O2流量对磁控溅射N掺杂TiO2薄膜成分及晶体结构的影响

  • 1. (1)大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁省教育厅光电材料与器件工程研究中心,大连 116028; (2)埼玉工业大学材料科学与工程学院,日本 埼玉 369-0293
    基金项目: 

    大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室开放课题(批准号:DP1050901)资助的课题.

摘要: 利用直流脉冲磁控溅射方法在室温下通过改变O2流量制备具有不同晶体结构的N掺杂TiO2薄膜,利用台阶仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等设备对薄膜沉积速率、化学成分、晶体结构、禁带宽度等进行分析.结果表明:所制备的薄膜元素配比约为TiO1.68±0.06N0.11±0.01,N为替位掺杂,所有样品退火前后均未形成Ti—N相结构,N掺杂TiO2薄膜的沉积速率、晶体结构等主要依赖于O2流量.在O2流量为2 sccm时,N掺杂TiO2薄膜沉积速率相对较高,薄膜为非晶态结构,但薄膜内含有锐钛矿(anatase)和金红石(rutile)相晶核,退火后薄膜呈anatase和rutile相混合结构,禁带宽度仅为2.86 eV.随着O2流量的增加,薄膜沉积速率单调下降,退火后样品禁带宽度逐渐增加.当O2流量为12 sccm时,薄膜为anatase相择优生长,退火后呈anatase相结构,禁带宽度为3.2 eV.综合本实验的分析结果,要在室温条件下制备晶态N掺杂TiO2薄膜,需在高O2流量(>10 sccn)条件下制备.

English Abstract

参考文献 (30)

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