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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 柴卫平 巨东英

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, 柴卫平, 巨东英
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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.
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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:  2011-02-15

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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