纳米TiO_2薄膜的带宽研究(英文)

利用磁控溅射方法制备了纳米TiO2 薄膜,通过Raman光谱和UV Vis光谱讨论了TiO2 薄膜的带宽随着厚度变化的规律。随着薄膜厚度的增加,TiO2 薄膜的带宽变窄,这是由于纳米薄膜的纳米效应所致     

不锈钢丝网上薄膜TiO2光催化剂的Raman光谱研究

用Raman光谱方法来研究用Sol Gel法负载于金属丝网的薄膜TiO2 光催化剂的物相结构、厚度以及粒径大小。研究结果显示 ,薄膜达到一定厚度能够阻止基底Fe元素向薄膜表层的扩散 ;在 4 0 0℃下灼烧制得的薄膜TiO2 光催化剂具有锐钛矿晶型 ,而高于 4 0 0℃时 ,将出现金红石相TiO2 ;锐钛矿晶型TiO2 的Raman特征峰产生偏移 ,表明薄膜粒径的变化 ,通过计算表明 ,薄膜TiO2 的粒径为 10nm左右 ,TEM的分析结果也与之一致。     

薄膜厚度对GZO透明导电膜及其LED器件性能的影响

采用射频磁控溅射的方法制备了GZO透明导电薄膜,通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、霍尔效应测试仪及紫外-可见光分光光度计等手段研究了厚度对于GZO薄膜性能的影响,并制备了相应的LED器件。实验结果表明:随着薄膜厚度增加,薄膜结晶质量提高,薄膜的电阻率也随之降低。当厚度为500 nm时,薄膜的电阻率最低为2.79×10^-4 Ω·cm,同时其在460 nm蓝光区域的光透过率高达97.9%。对所制备的以GZO薄膜为透明电极的LED器件进行了测试分析,发现GZO薄膜厚度对LED的正向电压影响不大,但对LED芯片的出光效率有较大影响。     

紫外光下纳米TiO2薄膜亲水性机理的电化学研究

利用溶胶 凝胶方法在透明导电玻璃ITO (SnO2 ∶In)表面制备纳米TiO2 薄膜 ,XRD谱图表明TiO2 是锐钛矿晶型 ,AFM (Atomic Force Microscope)测得薄膜表面粒子约为 10 0nm .研究了ITO表面纳米TiO2 薄膜的光致亲水性变化 .通过循环伏安技术测定TiO2 薄膜电极在 2 5 3.7nm的紫外光照射后的电化学行为推测光致亲水性机理 .发现在紫外光照射一定时间后 ,TiO2 薄膜电极的循环伏安图在 +0 .0 35V处出现新的氧化峰 ;且随光照时间的增加 ,氧化峰的峰电流增大 ,溶液中的溶解氧对峰电流的大小有明显影响 .实验表明 ,在紫外光照下电极表面有Ti3 + 产生 ,证实了TiO2 薄膜的光致亲水性转变过程与Ti3 + 的生成导致的表面结构变化有关     

二氧化钛多孔膜的UV-Vis光谱与光催化性能研究

以钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)、乙醇胺(MEA)、聚乙二醇(PEG)和无水乙醇为反应体系,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2溶胶并通过浸渍提拉法制得了TiO2多孔膜,用UV-Vis,XRD和AFM对制得的多孔膜进行了表征,讨论了薄膜的紫外-可见透过光谱随着薄膜层数的变化规律以及其与膜厚的关系,结果表明在本实验条件下薄膜转移得很均匀,每层膜厚度约为60nm。多孔膜的光催化测试结果表明,随着薄膜层数的增加,光催化活性也逐渐增强,10层多孔膜的光催化活性最高。     

自适应模拟退火遗传算法在薄膜厚度及光学常数反演中的应用

准确的测量薄膜的厚度和光学常数,在薄膜的制备、研究和应用中都是十分重要的。借助Cauchy色散模型,通过薄膜透过率测量曲线,用改进的自适应模拟退火遗传算法对透过率曲线进行全光谱拟合,从而反演得到薄膜的厚度和光学常数。对由电子束蒸发制备的TiO2单层膜和SiO2/TiO2双层膜的厚度和光学常数进行了测量计算。实验结果表明,计算得到的光学参数与实测结果相一致,厚度误差小于2nm,在560nm波长处折射率误差小于0.03。     

YBa2Cu3O7-δ薄膜厚度在多层异质结构(Ag/Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ/LaAlO3)中对Ba0.1Sr0.9TiO3介电性能的影响研究

铁电/超导(Ba, Sr)TiO3/YBa2Cu3O7-δ异质结在可调谐微波器件方面具有非常好的应用前景.我们采用1.2°斜切LaAlO3基片,以脉冲激光沉积法(PLD)制备出性能较好的Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ (BST/YBCO)异质薄膜.并进一步研究了YBCO薄膜厚度对BST性能的影响.研究发现当YBCO薄膜厚度增加到180nm附近时,其生长模式由二维step-flow转变为三维岛状模式,严重损害了在YBCO上面生长的BST薄膜的介电性能.具体表现在:BST薄膜的介电常数和可调谐率明显降低,介电损耗和漏电流却大幅度上升.通过测量电容与温度的关系,以应力效应模型对这一实验现象作出解释,认为YBCO薄膜厚度超过临界值,生长模式的转变促使晶格失配应力在YBCO和BST薄膜中得到释放,这导致BST/YBCO界面粗糙,以及BST薄膜中产生了大量的位错和缺陷,BST薄膜的性能因而大为降低.此外,通过对完全相同条件生长的单层YBCO薄膜的表面形貌进行了AFM研究,测试结果进一步验证了YBCO薄膜厚度增加到180nm时,其表面变得异常粗糙,均方根粗糙度(RMS)从120nm厚度时的3nm增加到180nm厚度时的9nm.因此,我们提出:通过严格控制底层YBCO薄膜的厚度,进而控制它的生长模式,能够非常有效地提高BST薄膜的介电性能.     

基于U型结构的单模光纤SPR折射率传感器

设计了一种基于U型结构的单模光纤表面等离子体共振折射率传感器,采用在移除部分包层并弯曲成U型固定后的单模光纤表面镀金纳米层和TiO2调制层的方式,实现表面等离子体共振的激发.利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics,研究了不同弯曲半径和TiO2调制层厚度对传感性能的影响.通过对四种弯曲半径(R=0.3cm,0.5cm,0.8cm,1cm)的分析,结果表明随着弯曲半径增大,表面等离子体共振信号强度增大且峰值波长有微小的蓝移.在弯曲半径为0.5cm的条件下,研究了TiO2调制层厚度从0变化到40nm对传感器性能的影响,结果表明随着TiO2调制层厚度增大,表面等离子体共振峰峰值波长红移且对外界折射率变化的灵敏度显著增大.在弯曲半径为0.5cm,TiO2调制层厚度为40nm的条件下,传感器在低折射率区(nd=1.333)灵敏度达到了5 959nm/RIU,高折射率区(nd=1.383)灵敏度达到了11 092nm/RIU.与没有调制层的结果相比,灵敏度提高了一倍左右.     

柔性SrTiO_3/Ag/SrTiO_3复合结构透明导电薄膜的制备和性能研究

为获得高性能的柔性透明导电薄膜,采用磁控溅射技术在柔性PC衬底上制备出了STO(30nm)/Ag/STO(30nm)复合结构透明导电薄膜.分别对不同中间Ag层厚度薄膜的结构、光学和电学性质进行了研究.研究发现:随着中间Ag层厚度的增加,可见光区的平均透过率先增大后减小,电阻率和方块电阻持续减小;当中间Ag层厚度为11nm时,复合结构透明导电薄膜具有最佳的品质因子为14.23×10~(-3)Ω~(-1),此时,其可见光区平均透过率为82%,方块电阻为9.2Ω/sq..     

TiO2薄膜的制备及甲醛的光催化降解

以钛酸四丁酯为前驱体，采用溶胶一凝胶一超声波法制备得到了纳米TiO2溶胶，在单面抛光的硅片上采用旋转涂膜法涂上TiO2溶胶，快速烘干，再经烧结得到TiO2薄膜，并利用XRD，XPS与AFM对其结构性能进行表征，结果表明，膜厚度大约可控在3-5nm，膜表面颗粒大小约20nM，膜的组成主要为锐钛矿型TiO2和少量有机碳化物。在制备TiO2薄膜时，发现膜层随着镀膜次数变化显示不同的颜色差异，并有着良好的对应关系。以此现象入手研究不同颜色的TiO2薄膜在同一光催化条件下甲醛的降解分析，实验结果发现呈蓝色光的TiO2薄膜表现良好的光催化效果，其原因可能是蓝色光对光的吸收较好。     

溶胶-凝胶法制备TiO_2纳米薄膜及其光催化性能的研究

本文通过溶胶－凝胶工艺在玻璃表面制得了均匀透明的ＴｉＯ２纳米薄膜，其纳米颗粒的大小在５０～１５０ｎｍ范围内。该镀膜玻璃的透光性较好，在可见光范围内它相对于普通玻璃来说透光率在７２％以上。敌敌畏水溶液的光催化降解实验表明：起光催化作用的ＴｉＯ２晶型主要是锐钛矿型，因此热处理温度控制在５５０℃较好。随着镀膜次数的增加，光催化效率提高，当镀膜达到１０次时，光解率达到最高，再增加镀膜次数，光解率几乎没有提高。随着光催化效率的进一步提高，该类材料可望在环境保护、污水处理、空气净化等方面具有广阔的应用前景。     

制备温度对TiO2基膜表面非晶态ZnO薄膜发光特性影响的研究

利用电子束热蒸发镀膜的方式，以高纯度的ZnO和TiO₂颗粒为原料，以Si为基底在有氧的气氛中制备ZnO/TiO₂复合薄膜。研究制备温度对ZnO/TiO₂薄膜的结构以及发光性能的影响。通过拉曼(Raman)谱和X射线衍射(XRD)谱分析了ZnO/TiO₂薄膜的结构，表明所制备的ZnO薄膜为非晶态。用光致发光 (PL) 谱表征了它的发光特性，数据表明在250℃时制备的非晶态ZnO薄膜在波长389nm处具有极强的紫外光发射，在波长431nm处发出很强的紫光，在波长519nm处发出较强的黄绿光。     

Thickness dependent optical properties of titanium oxide thin films

TiO₂ thin films of different thickness were prepared by the Electron Beam Evaporation (EBE) method on crystal silicon. A variable angle spectroscopic ellipsometer (VASE) was used to determine the optical constants and thickness of the investigated films in the spectral range from 300 to 800 nm at incident angles of 60°, 70°, and 75°, respectively. The whole spectra have been fitted by Forouhi–Bloomer (FB) model, whose best-fit parameters reveal that both electron lifetime and band gap of TiO₂ thin film have positive correlation to the film thickness. The refractive indices of TiO₂ thin film increase monotonically with an increase in film thickness in the investigated spectral range. The refractive index spectra of TiO₂ thin films have maxima at around 320 nm and the maxima exhibit a marginally blue-shift from 327.9 to 310.0 nm with an increase in film thickness. The evolution of structural disorder in the TiO₂ thin film growth can be used to explain these phenomena.     

Raman micro‐spectroscopy for quantitative thickness measurement of nanometer thin polymer films

The sensitivity of far‐field Raman micro‐spectroscopy was investigated to determine quantitatively the actual thickness of organic thin films. It is shown that the thickness of organic films can be quantitatively determined down to 3 nm with an error margin of 20% and down to 1.5 nm with an error margin of 100%. Raman imaging of thin‐film surfaces with a far‐field optical microscope establishes the distribution of a polymer with a lateral resolution of ~400 nm and the homogeneity of the film. Raman images are presented for spin‐coated thin films of polysulfone (PSU) with average thicknesses between 3 and 50 nm. In films with an average thickness of 43 nm, the variation in thickness was around 5% for PSU. In films with an average thickness of 3 nm for PSU, the detected thickness variation was 100%. Raman imaging was performed in minutes for a surface area of 900 µm². The results illustrate the ability of far‐field Raman microscopy as a sensitive method to quantitatively determine the thickness of thin films down to the nanometer range. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Sb掺杂纳米TiO2光催化剂的晶体结构与光催化性能

用溶胶-凝胶法将纳米TiO2:Sb薄膜沉积在玻璃基板上．通过XRD、Raman光谱研究了Sb掺杂量对薄膜的晶体结构和晶相转变的影响．结果表明:纯TiO2薄膜中,TiO2不仅以无定型态存在,而且还以板钛矿和锐钛矿的形式存在．掺入适量的Sb后,由于Sb替代了TiO2的部分Ti形成Sb-O-Ti结构,改变了TiO2的晶格结构,改善了薄膜的结晶效率,使锐钛矿结构的TiO2:Sb含量明显提高．掺杂0．2％Sb时,薄膜的结晶效率最高．254 nm光源照射时,掺杂0．2％Sb的电极的阳极光电流密度可达42．49μA／cm2,是用同种方法制备的纯TiO2薄膜电极的近11倍;对亚甲基蓝具有最高分解性能,其一级反应速率常数为0．171 h／cm2,是未掺杂的纯TiO2薄膜的近2倍．     

氧化钛薄膜调控金属铜的表面等离子体共振特性研究

提出了一种利用氧化钛薄膜对金属铜薄膜表面等离子体共振特性调制的想法。实验中首先使用电子束蒸发制备一批同等厚度的氧化钛薄膜,再利用磁控溅射方法在氧化钛薄膜上沉积厚度为5～80 nm不等的金属铜薄膜。测试结果表明,氧化钛膜层对不同厚度的金属铜薄膜表面等离子体共振增强具有不同调制效果,金属铜薄膜厚度小于20 nm时,底层的氧化钛薄膜对Cu薄膜表面等离子体共振增强效果显著,且随着金属Cu膜层厚度增加表面等离子体共振峰发生蓝移,而当金属铜膜层的厚度超过20 nm时,共振增强效果因金属Cu薄膜消光能力的上升而开始减弱。     

聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/TiO2纳米复合材料的光物理性能研究

通过原位强碱诱导下的脱氯化氢缩合聚合法制备了一系列不同纳米TiO2含量的聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔/纳米二氧化钛(PMOCOPV/TiO2)光电复合材料。红外光谱和拉曼光谱证实了在纳米TiO2表面的包覆层为PMOCOPV。紫外-可见吸收光谱表明随着TiO2含量的增加PMOCOPV/TiO2纳米复合材料的吸收强度提高。高分辨透射电镜观察发现PMOCOPV/TiO2是具有核-壳结构的纳米复合粒子,直径约30 nm,其中PMOCOPV包覆层的厚度约为8~10 nm。荧光光谱研究表明,PMOCOPV/TiO2纳米复合材料的最大发射波长随着TiO2含量的增加发生红移,荧光寿命约为1 ns,且随着TiO2含量的增加荧光强度和荧光寿命得到显著提高,并通过PMOCOPV/TiO2纳米复合材料中的激子离化和电荷传输过程以及复合材料中的电势能级探讨了PMOCOPV/TiO2的荧光量子效率和荧光强度增加的机理。     

掺铁TiO2纳米薄膜的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶提拉法制备了掺铁改性TiO2纳米材料镀膜玻璃,研究了掺铁、PEG用量、镀膜层数等因素对TiO2纳米膜透光率和光催化降解性的影响,并对相关机理进行了探讨。研究发现,掺铁能提升TiO2纳米膜的光催化活性,催化降解速率为不掺铁时的1．38倍;溶胶前驱体中PEG用量为0．1g（0．13wt％）时制取的薄膜具有最佳的光催化活性和较好的透光率,低于或超过这个值,催化降解效果都不理想;镀膜层数为2～5层时,均有较高的透光率,光催化活性依次递增,其中综合效果最佳的为2层镀膜。纳米TiO2镀膜玻璃是一种性能优异的新型自净节能环保材料,在高楼建筑、灯具制造、城市照明系统等领域具有潜在的广泛用途。