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近年来,TiO2薄膜因其优异的光学和电学性质而被广泛应用。然而,TiO2的光学带隙约为3.2eV,用于光催化、太阳能电池只能响应或者吸收太阳光中的紫外光部分,而紫外光只占太阳光总能量的5%左右,这大大限制了二氧化钛在环境和能源方面的利用范围。而且,纯TiO2薄膜在室温下的电阻率大于107Ωcm,接近绝缘体的范围,载流子寿命短,被光激发产生的电子-空穴对的复合速率快,这也限制了二氧化钛对太阳光的利用率。因此,对TiO2薄膜进行改性,调节TiO2薄膜的光学带隙和电阻率是一个有意义的研究课题。对TiO2薄膜进行改性的方法有很多,如表面修饰、染料敏化、掺杂等,其中掺杂是研究最广泛且最有效的方法之一,适当掺杂可以有效改善TiO2薄膜的光学和电学性能。半导体Ge的光学带隙约为0.6eV,掺入TiO2薄膜有望窄化TiO2薄膜的光学带隙,而金属Nb本身具有超导特性,掺入TiO2薄膜可以显著减小TiO2薄膜的电阻率。本文采用射频磁控溅射加后退火处理的方法在玻璃衬底上分别制备了多晶结构的锗掺杂TiO2(Ge-TiO2)、铌掺杂TiO2(Nb-TiO2)以及锗铌共掺杂的TiO2(Ge-Nb-TiO2)薄膜,并通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见-红外外光光度计(UV-VIS-NIR)等测试方法,分析了薄膜的结构、形貌、光学带隙、电阻率等性质。主要内容如下:一.在室温条件下制备了 Ge-TiO2薄膜,并对其进行退火处理,发现Ge-TiO2薄膜在400℃左右开始向由非晶向锐钛矿转化,并且受溅射功率影响。Ge掺杂对TiO2薄膜的电阻率影响较小,但对TiO2薄膜的光学带隙影响较大,可以使TiO2薄膜的光学带隙从3.2eV减小到1.9eV。二.在玻璃基片上制备了 Nb-TiO2薄膜,并对其进行退火处理,发现Nb-TiO2薄膜在300℃左右开始向锐钛矿转化,略低于Ge-TiO2薄膜,功率较大时薄膜由锐钛矿向金红石转化。Nb掺杂对TiO2薄膜的光学带隙影响较小,对电阻率影响较大,锐钛矿结构的Nb-TiO2薄膜电阻率在10-3Ωcm数量级,可见光透射率在75%左右,接近透明导电膜(TCO)的特性。三.在玻璃基片上制备了 Ge、Nb共掺杂的TiO2薄膜,并对其进行退火处理,发现Ge、Nb共掺杂可以同时调节TiO2薄膜的光学带隙和电阻率。体积分数约为6%Nb和20%Ge的共掺杂TiO2薄膜电阻率由大于104Ωcm减小至10-1Ωcm、光学带隙由3.2eV减小至1.9eV。退火后的Ge、Nb共掺杂TiO2薄膜不仅显示更低的电阻率,还表现出更强的可见-红外光吸收。四.比较了 Ge-TiO2、Nb-TiO2以及Ge-Nb-TiO2薄膜的光照电阻和光催化特性。三种掺杂TiO2薄膜中,Ge-TiO2薄膜的电阻率受光照影响最明显,其光照电阻与暗的电阻的比值最小,而Ge-TiO2薄膜也显示出最高的光催化效率。