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《磁控溅射制备纳米tio_半导体薄膜的工艺研究与光谱分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、------------------------------------------------------------------------------------------------磁控溅射制备纳米TiO_2半导体薄膜的工艺研究与光谱分析第26卷,第1期2009年1月光 谱 实 验 室ChineseJournalofSpectroscopyLaboratoryVol.26,No.1January,2009磁控溅射制备纳米TiO2半导体薄膜的工艺研究与光谱分析刘亚丽a,b 吴奎①bba()b()TiO2薄膜。采用X射线衍射仪和Ram
2、an光谱仪;还探讨了磁控溅射氧分压对薄膜性能的影响。结果表明:磁控溅射制备的薄膜在不同温度下退火。300℃退火时薄膜没有结晶;400℃退火出现锐钛矿结构;500℃退火后薄膜锐钛矿结构更完善,(101)方向开始优先生长,是因为锐钛矿结构更完整。随着退火温度的升高晶粒长大拉曼光谱出现红移,拉曼光谱所反应的锐钛矿信息增强,500℃退火时197cm-1出现了Eg振动模式。和标准的单晶Ti7∶3和O2体材料相比,拉曼峰位置都略有红移是纳米量子尺寸效应造成的。氩氧比分别为9∶1、6∶4溅射制备的薄膜通过400℃退火后的XRD衍射谱没有明显的区别,但拉曼
3、光谱显示氩氧比为7∶3时结晶要完善些。关键词 射频反应磁控溅射,纳米二氧化钛薄膜,锐钛矿,退火,氩氧比。中图分类号:O434.13;O657.37文献标识码:A——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------文章编号:100428138(2009)01200472041 前言[1]自1972年日本科学家Fujishima和H
4、onda发现TiO2单晶电极光分解水以来,以TiO2为催化剂的光催化反应就一直强烈吸引着人们的研究兴趣,二氧化钛光催化的研究一直十分活跃,太阳能分解制氢气、污水及废气的光催化降解、光催化杀菌和自洁防雾等[2]。另外,还被广泛应用于太阳能电池的开发、气体传感器上。而随着人们研究的深入,发现纳米级TiO2薄膜具有更高的光催化活性[3]。制备Ti溶胶2凝胶法等[4],其中磁控反应溅射具有晶化容O2薄膜的方法有多种,如:溅射法、易、膜基结合好、均匀致密以及重复性好等优点。有很多试验已经证实[5],锐钛矿结构TiO2薄膜的光催化性能优于金红石型。本实
5、验采用磁控反应溅射法制备纳米TiO2薄膜,并且通过退火处理得到锐钛矿结构的纳米TiO2薄膜,研究退火温度对薄膜的晶体结构和表面形貌的影响;最后还讨论了不同的磁控溅射氧分压对薄膜性能的影响。积极为纳米TiO2半导体薄膜在光电技术方面的应用铺平道路。2 实验部分2.1 薄膜的制备薄膜的制备采用气体反应磁控溅射法,Ti试验分两部分:本底真空为1.0×10-3Pa,O2陶瓷靶。①联系人,E2mail:wukui1980@99.com作者简介:刘亚丽(1979—),女,湖北省荆门市人,讲师,主要从事电—————————————————————————
6、—————————————------------------------------------------------------------------------------------------------子功能材料的理论和工艺研究。吴奎(1980—),男,湖北省十堰市人,硕士,研究方向为光电薄膜材料与器件。收稿日期:2008204210;接受日期:200821023048光谱实验室第26卷工作气体为氩气和氧气,工作气压为1Pa,溅射时间9h,基片为普通载玻片,然后在马弗炉中不同温度下退火。2.2 薄膜的表征用D??max2RB
7、高功率多晶小角X射线衍射仪(日本理学公司),Cu靶KΑ射线(Κ=0.15418nm),管电压40kV,管电流120mA,狭缝DS、、1.0°、3.0°,对薄膜的晶格RS、SS分别选1.0°结构进行测试。拉曼光谱采用英国Renishaw公司生产的RM2000,激发波长785nm,扫描时间20s,累积次数1次。用美国PHA薄膜厚度。3 结果和讨论3.1如图1,XRD衍射图谱,膜厚度约为500nm。300℃退火后仍然为无定型,XRD检测无任何衍射峰。400℃退火出现锐钛矿结构(211)衍射峰,其中主峰是(101),其他的(101)、(004)、两
8、个衍射峰也相对较强。说明薄膜从无定型到锐钛矿结构的转变温度在300℃到400℃之间。500℃退火也是典型的锐钛矿结构,较400℃退火出现了新的(200)衍射峰,值得注意的是,主峰
