光催化水分解利用半导体光伏特性,将水分解为氢气和氧气,实现了太阳能到氢能的巧妙转化,有望解决人类面临的能源危机和环境问题。钙钛矿型氧氮化物BaTaO2N,因具有理想的带隙宽度和导、价带位置,被认为是合适的光催化水分解材料。但已报道的BaTaO2N光催化水分解效率远远低于理论值,说明材料本身可能存在物理性质上的缺陷。理论上,光催化水分解可分为三个步骤:光吸收、载流子迁移和表面反应。而其中涉及到的半导体基本物理性质包括:折射率,吸收系数,带隙宽度,导、价带位置,载流子浓度,载流子迁移率,非平衡载流子寿命以及表面态。制备单晶薄膜并测量其基本物理性质,是研究影响材料光催化性能原因的直接有效手段。本文围绕BaTaO2N外延薄膜展开研究,主要内容如下:通过激光脉冲沉积,分别在MgO(100)单晶片和SrRuO3/SrTiO3(100)复合结构上制备BaTaO2N薄膜。微观结构和元素分析表明,薄膜为外延生长,但其中含有大量位错和缺陷。测量BaTaO2N薄膜的光催化相关物理参数:光吸收谱,光学常数谱,介电常数及介电损耗频率谱,并计算得到了薄膜的光吸收系数谱。高温氨气退火处理使BaTaO2N/MgO(100)薄膜光吸收边红移至600nm,同时发生重结晶,龟裂为颗粒膜,并伴随着Ta3N5、BaTa206杂质的析出。退火后薄膜不再适合进行材料基础物理参数的测定。