In-Situ Nitrogen Doping of the TiO2 Photocatalyst Deposited by PEALD for Visible Light Activity

In this paper, an N-doped titanium oxide （TiO2） photocatalyst is deposited by a plasma-enhanced atomic layer deposition （PEALD） system through the in-situ doping method. X-ray photoelectron spectroscopy （XPS） analysis indicates that substitutional nitrogen atoms （-395.9 eV） with 1 atom% are effectively doped into TiO2 films. UV-VIS spectrometry shows that the in-situ nitrogen doping method indeed enhances the visible-activity of TiO2 films in the 425-550 nm range, and the results of the performance tests of the N-doped TiO2 films also imply that the photocatalysis activity is improved by in-situ doping. The in-situ doping mechanism of the N-doped TiO2 film is suggested according to the XPS results and the typical atomic layer deposition process.     

图形化蓝宝石衬底工艺研究进展

图形化蓝宝石衬底(PSS)技术是一种提高LED亮度的新技术。结合光刻和刻蚀工艺制作图形化蓝宝石衬底。有关图形化蓝宝石衬底的研究主要集中在对光刻和刻蚀工艺的研究,以及图形化蓝宝石衬底提高LED亮度的机理。目前微米级图形化蓝宝石衬底已经得到普遍的应用,与基于平坦蓝宝石衬底的LED相比,PSS-LED的发光功率提高了30%左右。图形化蓝宝石衬底技术的发展经历了从早期的条纹状图形到目前应用较广的半球形和锥形图形,从湿法刻蚀到干法刻蚀,从微米级到纳米级图形的演变。由于能够显著提高LED亮度,纳米级图形化蓝宝石必将得到广泛的运用。     

基于图形化蓝宝石衬底的HB-LED研究进展

为了制作高亮度LED,需要在图形化蓝宝石衬底上生长GaN材料。通过光刻在平坦蓝宝石衬底上制作掩膜图形,通过刻蚀将图形转移到蓝宝石衬底,得到图形化蓝宝石衬底。在图形化蓝宝石衬底上进行GaN的侧向外延生长,并做后续处理,就制成了基于图形化蓝宝石衬底的高亮度LED。图形化蓝宝石衬底上GaN的侧向外延生长使得外延材料的位错密度从1010 cm-2降低到107 cm-2,这减少了发生非辐射复合的载流子,多量子阱发射更多的光子,LED的内量子效率提高。此外,图形化蓝宝石衬底能够有效散射从多量子阱射出的光线,使得出射光射到逃离区的几率更大,从而提高光萃取率。内量子效率和光萃取率的提高大大改善了LED的光电特性。     

原子层沉积技术及其创新运用

本文分析并总结了涉及原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)技术基本原理的若干问题.介绍了等离子增强原子层沉积(plasma enhanced atomic layer deposition,PEALD)技术的优势及常见运用.相对于传统ALD系统,PEALD最大的特点在于其能够通过等离子体放电来活化前驱体源,提高对前驱体源,尤其是气态源的利用.利用PEALD这一特点可以增加传统ALD技术中可用氮源的种类.同时PEALD原位掺杂作为一种掺杂方法能够用于对光催化材料的掺杂改性,提高其光催化性能.此外,PEALD技术还适用于温度敏感材料和柔性材料上的薄膜沉积,可以获得更低的电阻率和更高的薄膜密度等.本文重点介绍了本课题组提出的PEALD原位掺杂技术及其对TiO2光催化剂的掺杂改性运用.最后对原位掺杂技术的研究方向和发展进行了展望.     

PEALD原位掺杂制备纳米TiO2-xNx光催化剂

采用等离子体增强型原子层沉积(PEALD)系统原位掺杂制备了TiO_2-xN_x光催化剂。利用光电子能谱(XPS)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、光致发光(PL)光谱和紫外–可见光(UV-Vis)光谱对催化剂进行了表征, 并研究了TiO_2-xN_x纳米薄膜在可见光照射下水接触角的变化和催化降解亚甲基橙(MO)溶液的性能。结果表明, 等离子体功率变化可以改变掺入氮原子的结构, 在功率为50 W时主要形成替换式氮原子, 含量约为1.22at%, 晶体为锐钛矿(101)型。结构无明显缺陷, 且掺杂后TiO_2-xN_x薄膜光生电子–空穴对复合率低, 有利于光催化效率的提高。该方法解决了传统ALD工艺制备TiO_2-xN_x光催化剂时容易形成氧空位的问题, 实现了TiO2-xNx纳米材料的可见光(λ<800 nm)吸收和可见光光催化性能。     

三维物体的重建方法

综述了三维物体重建的各种方法。首先介绍被动还原重建的几种方法,指出了它们的缺陷,即像素匹配问题。接着介绍了从二维坐标空间转化到三维坐标空间所要遵从的对极几何限制,并通过数学推导得出坐标转化表达式。在此基础上重点讨论了三维物体主动还原重建方式,特别是结构光还原的方法,通过结构光的引入,能够较好地解决像素匹配问题,提高了还原的准确性,减少了拍照的次数,有利于动态物体的重建。根据双色反射模型,通过让系统的光路满足反射定理,且角度为60°,可改善主动还原重建方法对物体颜色限制在中性色的条件。最后讨论了精确匹配和消除强光的方法。