磁控溅射法备氮掺杂的TiO<,2>薄膜及其光学性能研究.pdf

和环境问题的理想材料,并引起了各国研究者广泛的兴趣。∧ぶ挥蠥桓鲅苌浞澹砻鱐畑薄膜具有择优近年来,人们发现光催化材料还具有净化空气、杀菌、除臭、超亲水性等功能,并已经广泛应用于抗菌陶瓷、空气净化器、不用擦拭的汽车后视镜等领域。半导体纳米因其化学性质稳定、无毒和能有效去除大气和水中的污染物而成为解决能源半导体化合物,只有波长较短的太阳光能才能被吸收,而这部分紫外线只占到达地面上的太阳光能的ァ%,太阳能利用率很低。而可见光却占了太阳光能总量的%,因此缩短催化剂的光学禁带宽度使吸收光谱向可见光扩展是提高太阳能利用率的技术关键。其对应的非金属掺杂有望实现能带工程和其他有利功能,引起了人们的广泛关注和研究。本文制备氮掺杂的纳米薄膜就是其中较为典型的一种,它在不降低紫外光光催化活性的基础上,还可以加强纳米薄膜在可见光范围的扩展程度和吸收强度。用不同方法制备的.∧、加热、离子注入和激光脉冲沉积等方法制备的。本工作用射频磁控溅射法在普通玻璃衬底上生长了.∧ぃ⒀芯康k擦髁勘取⒐ぷ髌埂⒊牡孜露取⒔ι功率和退火温度对其结构和光学性能的影响。第一章首先介绍了材料的基本性质及其应用,然后对.。薄膜材料的国内外研究进展做了详细介绍,并阐述了课题选取的意义。第二章介绍了薄膜的制备以及其测试表征。本章先介绍薄膜的制备方法,主要是磁控溅射方法的介绍。本论文用型超高真空多功能磁控溅射系统,。,溅射功率范围为、ι淦使用氩气,反应气体为氮气。我们采用治霰∧さ木褰峁梗挥肁观察薄膜表面形貌;由透射光谱、谱等研究薄膜的光学性质。第三章采用与薄膜对比的方法研究了.∧。通过鄄毂∧さ谋砻嫘蚊部芍#2粼雍蟊∧さ谋砻姹冉瞎饣氮元素抑制了薄膜中多晶结构的形成。两个样品的计紫允荆篘元素确实进入到薄膜的晶格内,主要是以取代氮的形式存在,少部分以间隙氮的形式存在。.薄
膜在可见光区的平均透过率高达%以上,在紫外区都有一个陡峭的吸收边,由此计算出薄膜的光学禁带宽度约J椅鹿庵路⑸涔馄字泄鄄獾搅宋甯龇⒐夥澹直鹨为中心的近紫外发光带;、和为中心的三个紫外发光带;V行牡睦渡ǚ⒐獯。迨抢丛从诩ぷ拥闹苯痈春希迨悄艽涞姆涓春戏⒐猓籆峰是由于浅层缺陷捕获的激子发光:迨潜砻嫣和缺陷捕获的激子发光;迨怯捎诘5牟羧胄纬晒嗟难蹩瘴灰鸬淖苑⒉痘竦牡缱第四章讨论了制备条件对.∧ば灾实挠跋臁7治隽说k擦髁勘取⒐ぷ髌埂衬底温度、溅射功率和退火温度对薄膜的结构和光学性能的影响。采用控制变量法,逐个改变薄膜的生长条件,找出晶体结晶度高、缺陷少、晶粒大小均匀和光学性能优良的制备工艺参数;分析薄膜的发光特性,对各个参数对薄膜的发光特性的影响做了初步的探讨,提出薄膜吸收边红移的理论假设。第五章给出了论文的主要结论,并且对掺氮薄膜材料的发展前景进行了展望。关键词:宽禁带半导体,氮掺杂,光致发射光谱,激子,透射光谱,.∧空缺复合发光。
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训昝筛学位论文作者签名:三左边∑刭指导教师签名:乡稹劭少觐涑日年莎月,西北大学学位论文知识产权声明书西北大学学位论文独创性声明本人声明:所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》或其它相关数据库。保密论文待解密后适用本声明。取得的研究成果。据我所知,除了文中特另以标注和致谢的地方外,本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名:..
第一章绪论引言随着人类社会技术的发展,传统能源对环境的污染表现得越来越严重,而环境污染所带来的世界性气象的改变和生物界的疾病,对人们的生命财产造成了持续危害,人们产生了巨大的恐慌,因此对环境的重视程度也越来越高,迫切需要寻找新的能源来替代传统能源,同时对传统能源所带来的危害进行修复。人类进入世纪后,环境污染的控制与治理是人类函待解决的重大课题。自年日本东京大学的藤导昭及其导师多本健一教授首度