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氧化钛和掺氮氧化钛纳米薄膜的制备和光学特性研究

Preparation of nanostructured TiO2 and N-doped TiO2 thin films and study on their optical properties

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【作者】 糜岚徐鹏王培南

【Author】 MI Lan XU Peng and WANG PeinanState Key Lab for Advanced Photonic Materials and Devices, Department of Optical Science and Engineering, Fudan University, Shanghai 200433

【机构】 先进光子学材料与器件国家重点实验室复旦大学光科学与工程系

【摘要】 在不同气氛中,用激光烧蚀钛靶方法在石英基板上淀积了氧化钛和掺氮氧化钛的纳米薄膜。从XRD和Raman光谱分析可知,通过调节实验参数可以在氧气气氛下得到锐钛矿相的氧化钛薄膜,其纳米晶的平均尺寸为9纳米。比较了在氮/氧和氮/氨/氧混合气氛中合成的掺氮氧化钛薄膜。根据Raman光谱分析,在氮/氧气氛中制备的薄膜主要为锐钛矿相,而在氮/氨/氧气氛中得到的是锐钛矿和金红石的混合相。根据AFM测量,纳米晶尺寸在20-60纳米之间。掺氮氧化钛的吸收带边相对于氧化钛从紫外红移到了可见区域,其中红移最大的是锐钛矿/金红石混合相的薄膜。

【Abstract】 Nanostructured TiO2 and N-doped TiO2 thin films were deposited on quartz substrates by laser ablation of Ti target under different atmospheres. XRD and Raman spectrum of the TiO2 film deposited under O2 atmosphere show that the film was mainly composed with anatase crystalline phase. The average size of the nano-crystallites was estimated to be 9 nm. N-doped TiO2 films were synthesized under N2/O2 and N2/NH3/O2 mixtures. Raman spectra show that the films produced in N2/O2 were mainly composed with anatase phase, while that prepared in N2/NH3/O2 consists both the anatase and rutile phases. The size of the nano-crystallites was between 20 and 60 nm as measured by AFM. Compared with the TiO2 films, the absorption edges of the N-doped TiO2 films redshifted from UV to the visible. The film with mixed anatase/rutile phases has the largest absorption redshift.

【关键词】 激光烧蚀氧化钛吸收光谱
【Key words】 laser ablationTitaniaabsorption spectrum
  • 【会议录名称】 光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集
  • 【会议名称】中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议
  • 【会议时间】2005-08
  • 【会议地点】中国北京
  • 【分类号】O484
  • 【主办单位】中国光学学会光电技术专业委员会
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