金属离子掺杂的TiO_2-SiO_2增透膜的制备及性能

为了得到高增透的TiO2-SiO2薄膜,采用sol-gel法制备了金属离子掺杂的TiO2-SiO2薄膜,并对其透射光谱和薄膜厚度进行了表征,研究了退火温度及不同金属离子掺杂(Al3+、Fe3+和Zn2+)对TiO2-SiO2薄膜增透性能的影响。结果表明:Al3+、Fe3+可提高薄膜在可见光波段的增透性,其中,掺杂Al3+的摩尔分数为0.4%的薄膜,未经退火处理的增透性能最佳(透射率可达98%)。掺杂Fe3+使薄膜的截止波长红移量最大,约为14nm。     

In2O3：Sn和ZnO：Al透明导电薄膜的结构及其导电机制

基于对锡掺杂三氧化铟(Sn-doped In2O3,简称ITO)和铝掺杂氧化锌(Al-doped ZnO,简称ZAO)薄膜退火前后XRD数据的分析,研究了薄膜晶格常数畸变的原因,同时讨论了ITO和ZAO薄膜的导电机制.结果表明,低温沉积ITO薄膜的晶格膨胀来源于Sn2+对In3-的替换,导电电子则由氧缺位提供;高温在位制备和退火处理后薄膜的晶格收缩来源于Sn4+对In3+的替换,导电电子则主要由Sn4+取代In3+后提供.低温ZAO薄膜的晶格畸变来源于薄膜中的残余应力,导电电子的来源则同高温在位和退火处理后的薄膜一致,即由Al3+对Zn2+的替换和氧缺位两者共同提供     

In_2O_3∶Sn和ZnO∶Al透明导电薄膜的结构及其导电机制

基于对锡掺杂三氧化铟 ( Sn- doped In2 O3,简称 ITO)和铝掺杂氧化锌 ( Al- doped Zn O,简称 ZAO)薄膜退火前后 XRD数据的分析 ,研究了薄膜晶格常数畸变的原因 ,同时讨论了 ITO和ZAO薄膜的导电机制 .结果表明 ,低温沉积 ITO薄膜的晶格膨胀来源于 Sn2 +对 In3-的替换 ,导电电子则由氧缺位提供 ;高温在位制备和退火处理后薄膜的晶格收缩来源于 Sn4 + 对 In3+ 的替换 ,导电电子则主要由 Sn4 + 取代 In3+ 后提供 .低温 ZAO薄膜的晶格畸变来源于薄膜中的残余应力 ,导电电子的来源则同高温在位和退火处理后的薄膜一致 ,即由 Al3+ 对 Zn2 + 的替换和氧缺位两者     

掺杂Ce4+对溶胶-凝胶法制备二氧化钛薄膜的结构和光催化特性的影响

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法分别在氧化硅和石英衬底上制备了Ce4+掺杂的二氧化钛(TiO2)薄膜,在800℃的退火温度下保温30 min.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及紫外-可见分光光度计,对TiO2薄膜的结构和光催化性能进行了详细分析,并且进行了对甲基橙的降解实验.研究结果表明:掺杂后的薄膜由锐钛矿向金红石的相转变温度升高.随着掺杂浓度的升高,薄膜经历了由颗粒粒度分明转变到薄膜形成好、未出现明显颗粒的过程,且Ce4+掺杂摩尔百分数为10％的薄膜形成较好.随着Ce4+掺杂浓度升高,TiO2薄膜的光吸收峰先红移再蓝移,紫外区吸收范围先增大后降低.掺杂后薄膜对甲基橙降解率均得到提高,而掺杂10％降解率最大.     

退火时间对TiO2薄膜光学性能的影响

研究退火时间对薄膜相结构、形貌及光学性能的影响。采用射频磁控溅射法在单晶硅片和石英玻璃片上负载TiO2薄膜,通过X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和紫外可见光谱(UV-Vis)对其进行表征。结果表明,在相同的退火温度下,与退火0.5 h相比,退火1 h的薄膜中锐钛矿相TiO2减少,金红石相TiO2增多,对可见光透射率有所减小,1 000℃以上退火时,透射率减小更明显。与退火1 h相比,退火0.5 h薄膜晶粒较小,明显呈纳米团簇状,薄膜表面粗糙度增大。     

Fe3+掺杂TiO2纳米晶溶胶的制备及性能

采用sol-gel法制备了Fe3+掺杂锐钛矿型TiO2纳米晶溶胶。对溶胶的物相结构和粒度分布进行了分析,并考察了薄膜的UV-Vis吸收光谱及溶胶的光催化性能。结果表明:Fe3+掺杂可提供杂质能级抑制电子与空穴的复合,且对TiO2溶胶粒子具有细化作用,因此TiO2溶胶的光催化活性提高,比未掺杂时最大提高了近30%。但Fe3+掺杂过多可能成为电子与空穴复合的中心,导致TiO2溶胶的光催化活性降低。r(Fe:Ti)的最佳范围为0.25~0.50。     

掺TiO2的ZnO薄膜气敏特性研究

用直流磁控溅射法分别在Si(111)基片及陶瓷基片上制备掺有TiO2的ZnO薄膜,并进行500℃、700℃退火处理,对掺杂前后ZnO薄膜进行XRD分析,测试各掺杂样品气敏特性.500℃退火后,各掺杂样品对有机气体有较高的灵敏度,随着掺杂时间延长,气敏特性提高.700℃退火后,2 min掺杂的样品对乙醇有很高的灵敏度和很好的选择性,最佳工作温度为220℃左右.而其他掺杂量的样品对乙醇气体灵敏度低,随着掺杂时间延长,气敏特性降低.     

Ti-O化合物制备TiO2薄膜热处理及透射率研究

采用离子束辅助蒸发,以TiO2,Ti3O5,Ti2O3为膜料,制备了具有良好光学透射性的TiO2薄膜.结果分析表明,所制备出的TiO2薄膜均为非晶态结构,退火后薄膜发生晶化均具有明显的(101)择优取向;晶化的程度和退火温度的高低有关;退火处理之后以TiO2,Ti3O5为膜料制备的薄膜透射率下降,而以Ti2O3为膜料的上升;膜料不同对氧的需求量不同:以TiO2,Ti3O5为膜料制备薄膜所需氧量,远小于以Ti2O3为膜料所需氧量,氧流量过多降低了薄膜的透射性能,且随氧流量的不同,薄膜的透射率曲线均发生偏移,膜料不同偏移度也不同.     

ZnO薄膜的丙酮气敏特性研究

用直流磁控反应溅射法,分别在Si(111)基片及Al2O3陶瓷基片上制备了ZnO薄膜,并进行TiO2、SnO2、Al2O3或CuO的掺杂和退火处理。用XRD分析了退火前后晶型的变化,利用气敏测试系统对各样品进行了气敏特性测试。结果表明:经过700℃退火后的样品,在最佳工作温度为220℃时,对丙酮有很好的选择性和很高的灵敏度(34.794)。掺杂TiO2或SnO2,可提高ZnO薄膜传感器对丙酮的灵敏度(57.963)。     

钕掺杂纳米二氧化钛光催化活性研究

采用溶胶-凝胶法在Si(111)衬底上制备纳米TiO2薄膜,利用电化学阴极还原法对TiO2纳米薄膜掺杂Nd3+,对其结构及光催化活性进行研究,结果显示,所制备的样品均为多晶结构,随着Nd3+掺杂量的增加颗粒尺寸明显减小,比表面积增大.Nd3+的掺杂导致TiO2光催化剂吸光能力增强,同时吸收限红移,提高了光的利用率,并且当掺杂量为1.2%时,光催化活性最好.