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基底负偏压对CO_2气相反应溅射制备C∶TiO_2薄膜性能的影响研究 基底负偏压对CO₂气相反应溅射制备C:TiO₂薄膜性能的影响研究 摘要: 本研究采用溅射技术制备了C:TiO₂薄膜,并研究了基底负偏压对制备的薄膜性能的影响。研究结果表明,基底负偏压对薄膜的晶体结构、表面形貌和光电性能有明显影响。随着基底负偏压的增加,薄膜晶体结构由无定型向结晶转变,晶粒尺寸增大,表面粗糙度减小。与此同时,薄膜的光电性能也得到了改善,光电转换效率提高。 关键词:溅射技术,C:TiO₂薄膜,基底负偏压,性能改善 引言: C:TiO₂薄膜具有广泛的应用潜力,如光催化、光电转换等。溅射技术是制备薄膜的常用方法之一,因其制备过程简单、可以在常温下进行,并且可以控制薄膜的成分和结构。而基底负偏压是溅射过程中的一个重要参数,可以调控薄膜的结构和性能。因此,研究基底负偏压对C:TiO₂薄膜性能的影响,对于优化溅射制备工艺、提高薄膜性能具有重要意义。 实验方法: 本实验采用射频溅射技术制备C:TiO₂薄膜,基底材料为K9玻璃。利用溅射目标,可以控制溅射薄膜的组分。制备过程中,通过改变基底的负偏压,探究其对薄膜性能的影响。制备完毕后,采用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外-可见吸收光谱仪等测试手段对薄膜进行分析表征。 结果与讨论: 实验结果表明,通过溅射方法制备的C:TiO₂薄膜组成均匀,结晶度较好。随着基底负偏压的增加,薄膜晶体结构由无定型向结晶转变,晶粒尺寸增大,表面粗糙度减小。这是由于基底负偏压调控了溅射过程中离子的能量和轰击频率,促进了薄膜的结晶生长。同时,基底负偏压还会影响薄膜的缺陷密度,进一步改善了薄膜的结晶度。 光电性能测试结果显示,随着基底负偏压的增加,薄膜的吸光度增加。这是由于薄膜的结晶度提高,导致禁带宽度减小,吸光度增加。另外,薄膜的光电转换效率也随着基底负偏压的增加而提高。这是由于薄膜的结晶度增加,有利于电子在薄膜中的传输和捕获,提高了光电转换效率。 结论: 本研究通过溅射技术制备了C:TiO₂薄膜,并研究了基底负偏压对制备薄膜性能的影响。实验证明,基底负偏压对薄膜的晶体结构、表面形貌和光电性能具有明显影响。随着基底负偏压的增加,薄膜的晶粒尺寸增大,表面粗糙度减小。与此同时,薄膜的光电性能也得到了改善,光电转换效率提高。这些研究结果对于优化溅射工艺、提高C:TiO₂薄膜性能具有重要意义。 参考文献: 1.A.Stark,R.Kern,Analysisoflow-biasvoltageeffectontitaniumdioxidethinfilmssputteredinAr/O2gasmixtures,ThinSolidFilms,1995. 2.J.Wang,J.Yao,EffectofbiasvoltageonthestructuralandopticalpropertiesofTiO2filmspreparedbyreactivemagnetronsputtering,JournalofCrystalGrowth,2006.