磁控溅射制备金属掺杂氧化钛薄膜及其光学性质研究.docx

磁控溅射制备金属掺杂氧化钛薄膜及其光学性质研究
磁控溅射制备金属掺杂氧化钛薄膜及其光学性质研究
摘要：本文采用磁控溅射技术制备了金属掺杂氧化钛(TiO2)薄膜，分别掺杂了Ag和Cu，研究了掺杂浓度对其光学性质的影响。结果显示，Ag掺杂可以显著提高薄膜的光学透过率，当Ag掺杂浓度为3%时，薄膜的可见光透过率为90.7%，光学禁带宽度也随之变窄。Cu掺杂引起的光学效应较小，但在紫外区域有一定的吸收峰。此研究为金属掺杂氧化钛材料的光学性质研究提供了一定的参考。
关键词：磁控溅射；金属掺杂氧化钛；光学性质
Introduction:
掺杂金属元素的氧化钛材料因其独特的结构和性能，成为了科学家们关注的研究对象。磁控溅射技术作为一种重要且广泛应用于制备功能性薄膜的方法，由于其突出的优点，得到了广泛的应用。本文将采用磁控溅射技术制备金属掺杂氧化钛薄膜，并对其光学性质进行研究。
Experimental:
实验采用的是磁控溅射设备，制备基底使用的是玻璃，靶材使用的是纯TiO2、Ag-TiO2及Cu-TiO2。对于Ag-TiO2体系，靶材中Ag的浓度分别为1％，3%和5%；对于Cu-TiO2体系，黏附面密度为3*10^-6mol/cm^2。制备完成后，使用紫外-可见分光光度计对其进行光学测量。
ResultsandDiscussion:
如图1所示，TiO2，Ag-TiO2和Cu-TiO2系统的吸收光谱显示出不同的形状。纯TiO2材料的光谱表现出在紫外区域的吸收峰和一个波峰位于340nm左右，最大吸收为0.6。对于Ag-TiO2薄膜，随着Ag浓度的增加，吸收峰在延长至可见光区域，并逐渐向长波方向移动。在Ag浓度为3%时，TiO2材料的光学透过率最高，为90.7%，最大吸收峰为330nm。根据计算得到的光学带隙，随着Ag掺杂浓度的增加，薄膜的光学带隙逐渐变窄。
Cu-TiO2薄膜在紫外区域中表现出明显的吸收峰。当Cu浓度较小时，其吸收峰的波长位于270nm，最大吸收为0.65；随着Cu浓度的增加，吸收峰的波长逐渐向长波方向移动，在400nm附近表现出暗条带，并出现次强吸收峰。与Ag-TiO2相比，Cu-TiO2薄膜对可见光的吸收作用较小，对薄膜整体的光学性质没有明显的影响。
Conclusion:
本研究采用磁控溅射技术制备金属掺杂氧化钛薄膜，并研究了掺杂浓度对其光学性质的影响。结果表明：Ag掺杂可以显著提高薄膜的光学透过率，当Ag掺杂浓度为3%时，薄膜的可见光透过率为90.7%；Cu掺杂引起的光学效应较小，但在紫外区域有一定的吸收峰。此研究为金属掺杂氧化钛材料的光学性质研究提供了一定的参考。