TiO2薄膜光致发光谱的研究(2)

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1、第29卷专刊2008年12月文章编号：1002—2082(2008)SO-0085-04应用光学JournalofAppliedOpticsTi02薄膜光致发光谱的研究江洪湖，肖锋伟，王茜，张玉萍，郑新亮，姚合宝(西北大学物理学系，陕西西安710069)V01．29Sup．Dee．2008摘要：采用直流反应磁控溅射的方法，溅射高纯钛靶在玻璃衬底上制备了TiO。薄膜。在室温下用荧光分光光度计测量TiO。薄膜的光致发光谱。试验结果表明：在336nm附近的发光峰是由于光诱导的电子空穴对的垂直辐射复合；在370nm附近的发光带是来源于能带之间的辐射复合；在430nm附近的发光带是由表面态

2、捕获的电子空穴对的激发引起的；在470nm附近的发光峰是在光声子参与下通过氧缺陷捕获的激子的简接复合引起的；在535nm附近的发光峰来源于氧空位引起的自捕获激子的复合。最后给出退火对发射光谱的影响。关键词：TiO。薄膜；光致发光；直流反应磁控溅射；激子中图分类号：0462．3；0484．5文献标志码：AStudyonphotoluminescencespectrumofTi02thinfilmJIANGHong—hu，XIAOFeng—wei，WANGQian，ZHANGYu—ping，ZHENGXin—liang，YAOHe-bao(DepartmentofPhysics，No

3、rthwestUniversity，Xi’an710069，China)Abstract：TheTi02filmwaspreparedonaglasssubstratebythemethodofDCreactivemag—netronsputteringwithapureTitarget．Thephotoluminescence(PL)spectraweremeasuredbyaspectrofluorophotometeratroomtemperature．Theexperimentresultsshowthatthee—missionpeakat336nmiscorrespo

4、ndingtotheverticalradiativerecombinationofthephot01_in‘-ducedelectron-holepair，thePLbandat370nmarisesfromband—to-bandradiativerecombina—tion，thePLbandat430nmisascribedtotheexcitationofthesurface-statetrappedelectron—holepair，thePLpeakat470nmanditsincidentpeaksareduetotherecombinationofbulkoxy

5、genimpuritytrappedexcitons，thePLpeakat535nmresultsfromtherecombinationofself-trappedexcitonsinducedbyoxygenvacancies．TheinfluenceoftheannealingtreatmentsonPLspectrawasanalyzedsimplyattheend．Keywords：Ti02thinfilm；photoluminescence；DCmagnetronsputtering；exciton引言TiO。薄膜具有良好的化学稳定性、电学性能和优异的光学性能，因而

6、在电子材料、光学材料以及生物材料等方面有着很广泛的应用。特别是近些年来，纳米晶TiO：薄膜被作为一种最有前景的超高效染料敏化太阳能电池材料而备受国内外同行关注D-3]。对TiO。薄膜的制备及性能研究也得到了更加广泛的重视。Ti0。薄膜的制备方法很多，主要有溶胶一凝胶法、金属有机物化学气相沉积法、磁控溅射法等。在这些方法中，直流反应磁控溅射法具有独特的优点：1)使用金属靶；2)可以有较高的溅射速率；3)薄膜的成分易于控制，这使得它特别适用于工业化生产。另外，使收稿日期：2008—1卜06；修回日期：2008～11-30作者简介：江洪湖(1983～)，男，河南南阳人，硕士研究生，主要

7、从事薄膜材料和薄膜物理方面的研究工作。E-mail：jianghonghu83@126．corn·86·江洪湖，等：TiO：薄膜光致发光谱的研究第29卷(专刊)用直流磁控溅射法，在良好的真空条件下，基底温度不需要很高就可以制备出高质量的TiO。薄膜。TiO。有3种晶相：金红石(rutile)、锐钛矿(anatase)和板钛矿(brookite)。而目前在Ti02薄膜中观察到的只有金红石和锐钛矿2种晶相。锐钛矿相TiO：薄膜是一种重要的半导体薄膜，在紫外光的作用下具有很好的光催化作