氮气流量对磁控溅射C掺杂TiO2薄膜光学性能的影响
CSTR:
作者:
作者单位:

(1. 南京航空航天大学理学院南京 211106;2. 南京航空航天大学材料科学与技术学院 江苏省能量转换材料与技术重点实验室, 南京 211106)

作者简介:

江耀华(1994-),男,江苏人,硕士生,研究方向为光功能薄膜;

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金项目(61774084);江苏省科技成果转化专项资金项目(BA2019047).


Influence of Nitrogen Flow Rate on the Optical Properties of C-Doped TiO2 Thin Films Deposited by RF Magnetron Sputtering
Author:
Affiliation:

(1. College of Science;2. Jiangsu Key Laboratory of Materials and Technology for Energy Conversion, College of Materials Science and Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 211106, CHN)

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    摘要:

    采用磁控溅射法制备了C掺杂TiO2薄膜,并研究了氮气引入溅射过程对薄膜光学性能的影响。利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪、分光光度计和原子力显微镜分析了不同氮气流量下薄膜的微结构、元素价态、透光性能和表面形貌。结果表明,沉积的薄膜主要是非晶结构,拉曼光谱中存在少量锐钛矿相,且随着氮气流量增大,锐钛矿特征峰强度减弱,意味着晶粒出现细化。当氮气流量增大为4cm3/min时,C掺杂TiO2薄膜内氮元素含量为3.54%,其光学带隙从3.29eV变化至3.55eV,可见光区的光学透过率明显提高。可见改变氮气流量可实现对C掺杂TiO2薄膜光学带隙和光吸收率的有效调控。

    Abstract:

    C-doped TiO2 thin films were prepared by magnetron sputtering and the influence of nitrogen on the films during the sputtering process was studied. The microstructure, composition, optical properties and morphology of TiO2 thin films prepared under different nitrogen flow rates were investigated by X-ray diffraction, Raman spectrometer, X-ray photoelectron spectroscopy, spectrophotometer and atomic force microscopy. The results showed that all the deposited films were mainly amorphous and some weak anatase phase was found in Raman spectra. Moreover, with the increase of nitrogen flow rate, the characteristic peak intensity of anatase decreased, which meant grain refinement. When the nitrogen flow rate was up to 4cm3/min, the Ncontent in the C-doped TiO2 films was 3.54% with its optical band gap changing from 3.29 to 3.55eV. At the same time, the transmittance of C-doped TiO2 films increased obviously. It can be concluded that nitrogen flow rate can control the optical band gap and optical absorption properties of the C-doped TiO2 films effectively.

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  • 收稿日期:2020-01-13
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