直流陰極弧蒸發(fā)沉積摻雜TiO2薄膜的制備技術(shù)、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、自從Fujishima在1972年報(bào)道了TiO2陽(yáng)極能夠光解水產(chǎn)氫以來(lái)，TiO2因其無(wú)毒、豐度高、耐光蝕等優(yōu)異的光電化學(xué)特性在許多頗具前景的領(lǐng)域得到了廣泛的研究，如光催化劑、氣敏元器件、細(xì)胞電池等。然而，TiO2較大的帶隙寬度和較低的電子-空穴分離效率仍是限制其廣泛應(yīng)用的主要原因。目前，已有許多的研究手段用于改善和提高TiO2的光催化性能，包括金屬離子摻雜、非金屬離子摻雜、兩種或兩種以上金屬離子共摻雜、晶體形貌修飾、晶格缺陷創(chuàng)建等。

2、r>　　其中，非金屬離子N摻雜因其可在TiO2價(jià)帶頂端引入N2p能級(jí)以及與氧離子相近的離子半徑，被認(rèn)為是修飾改性TiO2材料的最有效方法之一。與已報(bào)道的通過(guò)高能離子轟擊、磁控濺射、溶膠-凝膠合成、氫化、還原氣氛中加熱處理等制備N摻雜TiO2材料的方法不同，本論文通過(guò)在引入少量N2的情況下，以金屬Ti為Ti源，分別通過(guò)磁過(guò)濾直流陰極弧蒸發(fā)工藝和脈沖等離子體弧工藝沉積了N摻雜Ti薄膜，然后將其退火處理制備了N摻雜TiO2薄膜。調(diào)節(jié)了沉積薄膜

3、及熱處理過(guò)程中的制備工藝參數(shù)和退火條件，分別考察了基底、弧電流、脈沖頻率、N2分壓、退火溫度等工藝條件對(duì)沉積薄膜及N摻雜TiO2薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌和性能的影響。同時(shí)，對(duì)比分析了這兩種鍍膜工藝在沉積制備薄膜過(guò)程中的異同點(diǎn)，總結(jié)了各自工藝的優(yōu)勢(shì)所在。
　　通過(guò)分析在不同溫度下退火處理的N摻雜Ti薄膜，推測(cè)了N摻雜Ti薄膜在氧化生成N摻雜TiO2薄膜的過(guò)程中可能的氧化機(jī)理和結(jié)晶性行為，考察了摻雜的N離子在初始態(tài)薄膜及后續(xù)熱處理過(guò)程中的存在