首页> 中文学位 >磁控溅射制备金属掺杂氧化钛薄膜及其光学性质研究
【6h】

磁控溅射制备金属掺杂氧化钛薄膜及其光学性质研究

代理获取

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 二氧化钛的结构和性质

1.3 二氧化钛的应用

1.4 常用制备方法

1.4.1 化学气相沉积法

1.4.2 分子束外延法

1.4.3 脉冲激光沉积法

1.4.4 溶胶-凝胶法

1.4.5 阳极氧化法

1.4.6 磁控溅射法

1.5 本文的选题依据与研究内容

第二章 实验原理及试验方法

2.1 实验原理和制备方法

2.1.1 磁控共溅射原理

2.1.2 实验设备

2.1.3 制备方法

2.2 表征方法

2.2.1 X-射线衍射(XRD)

2.2.2 紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)

2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)

2.2.4 能谱仪(EDS)

2.2.5 原子力显微镜(AFM)

2.2.6 台阶仪

第三章 TiO2薄膜的制备及其光学特性

3.1 表面成分分析

3.2 溅射功率对TiO2薄膜的影响

3.2.1 制备条件

3.2.2 溅射功率对TiO2薄膜相组成的影响

3.2.3 溅射功率对TiO2薄膜透射谱的影响

3.3 氩气流量对TiO2薄膜的影响

3.3.1 制备条件

3.3.2 氩气流量对TiO2薄膜相组成的影响

3.3.3 氩气流量对TiO2薄膜透射谱的影响

3.4 溅射压强对TiO2薄膜的影响

3.4.1 制备条件

3.4.2 溅射气压对TiO2薄膜相组成的影响

3.4.3 溅射气压对TiO2薄膜透射谱的影响

3.5 溅射时间对TiO2薄膜的影响

3.5.1 制备条件

3.5.2 溅射时间对TiO2薄膜相组成的影响

3.5.3 溅射时间对TiO2薄膜透射谱的影响

3.6 小结

第四章 Zn掺杂二氧化钛薄膜制备及其光学特性

4.1 制备条件

4.2 表面成分分析

4.3 生长速率分析

4.4 组织结构分析

4.5 表面形貌

4.6 紫外-可见光吸收特性分析

4.7 小结

第五章 Cu掺杂二氧化钛薄膜制备及其光学特性

5.1 制备条件

5.2 表面成分分析

5.3 生长速率分析

5.4 组织结构分析

5.5 表面形貌

5.6 紫外-可见光吸收特性分析

5.7 小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

展开▼

摘要

二氧化钛(TiO2)由于具有化学性质稳定,光学特性明显和价格低廉等显著特点,在光学、光电子学及电子学等诸多科学领域内具有广泛的应用。然而,TiO2属于宽禁带(Eg=3.0eV-3.2eV)、间接带隙半导体材料,在应用过程中,存在两大缺点:一是二氧化钛只允许吸收波长小于388nm的紫外光,对可见光的利用率只有5%,影响其使用性能;二是TiO2中光生电子-空穴复合几率较高,量子产率低(约为4%),导致其光电效率低,影响了TiO2在实际中的应用。利用金属离子掺杂,使金属离子进入二氧化钛晶格,可在TiO2晶格中引入缺陷,在TiO2的本征能级之间会形成缺陷能级,从而改变了TiO2的能带结构。由于所掺杂的金属氧化物带隙能较小,可以吸收较大波长范围内的光子,这使得改性后的TiO2本征吸收边红移,从而扩展TiO2的吸收光谱范围。同时金属离子又可以接受TiO2价带上的激发电子,形成更多激子,使其成为光生电子-空穴对的浅势捕获阱,从而可以降低电子-空穴对的复合几率。
  本论文利用射频磁控溅射方法,通过共溅射技术,在不同制备条件下制备了不同金属(Zn、Cu)掺杂的TiO2薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、台阶仪、电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外可见光分光光度计(UV-Vis)研究了制备条件对其结构特性的影响,并给出其结构对光学特性的影响规律。结果表明,通过金属离子引入调整TiO2薄膜的能带结构,可提高其对可见光的有效吸收,并最终实现对其光学禁带宽度可调。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号