不同氧气流量对直流磁控溅射TiO2薄膜的影响

采用直流反应磁控溅射法,以高纯Ti为靶材,高纯O₂为反应气体,制备了TiO₂薄膜.研究了氧气流量对薄膜结晶取向、表面形貌和光学性能的影响.研究发现,TiO₂薄膜主要呈锐钛矿TiO₂(101)择优取向,当氧气流量较小时,薄膜中还含有金属Ti(100),氧气流量较大时,薄膜含TiO₂(101)和TiO₂(004),成多晶态;薄膜的粗糙度和颗粒大小都随氧气流量的增大而增大;薄膜在400~1100nm可见-近红外波段有较高的透射率并且其吸收峰随着氧气流量的增大而红移,当氧气流量为5sccm时,平均透射率最高.     

Au电极连接富勒烯C32分子的电子结构与传输特性

采用基于密度泛函理论(DFT)和非平衡格林函数(NEGF)的第一性原理方法对富勒烯C₃₂分子及在C₃₂分子的距离最远的两个碳原子处连接Au(1,1,1)电极的分子器件进行了电子结构和电子输运性质的研究.考虑到中间分子与Au电极间距离变化的情况,通过计算得出了在不同距离下分子器件的电子传输谱和I-V特性,分析了各器件的电子结构和电子输运特性产生的原因,并分析了电极与中间分子的连接距离及门电压对分子器件电子输运的影响.得出了电极与所连接的中间分子之     

多孔TiO2/Al/SiO2纳米复合结构的紫外光吸收特性研究

在SiO₂玻璃衬底上用脉冲激光沉积(PLD)技术，分别沉积Ti和Ti/Al膜，经电化学阳极氧化成功制备了多孔TiO₂/SiO₂和TiO₂/Al/SiO₂纳米复合结构. 其中TiO₂薄膜上的微孔阵列高度有序，分布均匀. 实验研究了Al过渡层对多孔TiO₂薄膜光吸收特性的影响. 结果表明：无Al过渡层的多孔TiO₂薄膜其紫外吸收峰在27     

K3C60取向相变的同步辐射光电子谱研究

在190K,220K和300K3个不同温度下测量了K₃C₆₀单晶薄膜沿[111]方向发射的同步辐射角分辨光电子谱.样品温度为190K时,能够观察到导带有规律的角散,并且带结构与已报道的温度为150K时的结果基本一样.而在220K附近,导带的许多子峰消失,色散不再存在.这两个温度的实验结果与K₃C₆₀在200K存在取向相变相符合,并且可在反铁磁Ising模型基础上得到理解.这种模型的定量分析结果还首次对K₃C₆₀在200K的相变机理作出了解释,即相变是由低温下的一维无序取向结构转变为200K以上的双取向结构畴与无序分子(约占40%)的混合.室温光电子谱与低温下的结果显著不同,对应于C₆₀分子取向在室温附近的动态无序.     

CO和O2分子与TiO2(110)表面负载Pt单原子的相互作用

Pt单原子在低温CO氧化反应中具有很高的催化活性. 利用扫描隧道显微术与密度泛函理论，研究了Pt单原子在还原性TiO₂(110)表面的吸附行为及其与CO和O₂分子的相互作用. 研究发现在80 K低温下，TiO₂表面的氧空位缺陷是Pt单原子的最优吸附位. 将CO和O₂分子分别通入Pt单原子吸附后的TiO₂表面，研究相应的吸附构型. 实验表明在低覆盖度下，单个Pt原子会俘获一个CO分子，CO分子同时与表面次近邻的五配位Ti原子(Ti_5c)成键，进而形成非对称的Pt-CO 复合物构型. 将样品从80 K升温到100 K后，TiO₂表面的CO分子会迁移到Pt-CO处形成Pt-(CO)₂的复合结构. 对于O₂分子，单个Pt原子同样会吸附一个O₂分子，O₂分子也会与最近邻或次近邻的Ti_5c原子成键形成两种Pt-O₂构型. 这些结果在单分子尺度上揭示了CO和O₂与Pt单原子的相互作用，呈现了CO与O₂反应中的初始状态.     

甲醇分子在金红石TiO2(110)和锐钛矿TiO2(001)表面吸附和反应的活性位点

通过高分辨的扫描隧道显微术研究并比较了金红石型TiO₂(110)-(1×1)和锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)两种表面的活性位点． 在金红石型TiO₂(110)-(1×1)表面, 观察到氧空位缺陷是O₂和CO₂分子的活性吸附位点,而五配位的Ti原子是水分子和甲醇分子的光催化反应活性位点．在锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)表面,观察到完全氧化的表面,Ti原子更可能是六配位的,H₂O和O₂分子均不易在这些Ti原子上吸附．经还原后表面出现富Ti的缺陷位点, 这些缺陷位点对H₂O和O₂分子表现出明显的活性． 锐钛矿型TiO₂(001)-(1×4)表面的吸附和反应活性并不具有很高的活性,某种程度上其表现出的活性似乎低于金红石型TiO₂(110)-(1×1)表面．     

离子注入对C60薄膜结构的影响

利用高能离子注入技术系统地研究了不同剂量、不同种类离子注入对C₆₀薄膜结构的影响,并利用Raman光谱对其结构进行分析．结果表明：中等能量的离子注入会影响C₆₀薄膜的结构,使C₆₀分子薄膜产生聚合和非晶碳化现象,但上述现象的出现与注入离子的剂量大小有关,并存在一注量阈值,只有在此阈值之上,C₆₀薄膜结构才发生改变,研究表明这与注入离子同C₆₀分子之间互作用方式有关.     

TiO2表面氧空位对NO分子吸附的作用

采用程序升温热脱附(TPD)实验方法测定了NO在TiO₂表面吸附后的脱附谱，利用 分子轨道 理论研究了TiO₂吸附NO的原子簇模型及吸附前后的原子簇能级变化.结果表明， NO在TiO₂表面吸附后可在两个峰值温度450 和980 K脱附出N₂.TiO ₂表面经预覆氧处理后，N₂ 的脱附量降低.吸附时NO中的O能够占据TiO₂表面氧空位并与N脱离，而N原子则 相互结合成 为N₂脱附.分子轨道理论计算证明在TiO₂(110)表面能够存在氧空位 并具备吸附NO的结构条件.     

离子注入掺杂锐钛矿TiO2薄膜的光学性能

 在玻璃基体上,采用射频磁控溅射方法在不同的基体温度下制备了TiO₂薄膜,然后在薄膜中注入注量分别为5×1016, 1×1017和5×1017/cm2的N离子以制备N掺杂的TiO₂薄膜。X射线衍射结果表明：制备出的TiO₂薄膜为锐钛矿型。X射线光电子能谱研究结果表明：注入的N离子与TiO₂晶粒相互作用,形成了含氮的TiO_xN_2-x化合物,从而改变了TiO₂薄膜的吸收边;随N离子注量增加,吸收边移动更明显;同时,由于氮离子注入产生的辐照缺陷使TiO₂薄膜在紫外和可见光区的吸收也明显增强。     

脉冲激光沉积制备的Co80Cr20/Ti90Cr10薄膜的结构与磁性

用脉冲激光沉积(PLD)的方法在硅单晶基片上制备了Ti₉₀Cr₁₀和Co₈₀Cr₂₀/Ti₉₀Cr₁₀薄膜，用XRD研究了Ti₉₀Cr₁₀薄膜的晶体结构与制备温度的关系，结果表明随着温度升高，薄膜从非晶态逐步向晶态转化，并且计算了Ti₉₀Cr₁₀薄膜的晶粒大小以及晶格常数. 利用透射电镜对Ti₉₀Cr₁₀薄膜进行了表面和截面形貌的表征. 采用纳米压痕仪对Ti₉₀Cr₁₀薄膜的硬度和膜基界面结合力进行了分析，表明薄膜的硬度和膜基结合力随制备条件改变有所变化，制备温度增加，薄膜的硬度和膜基结合力随之增加. 利用Ti₉₀Cr₁₀薄膜作为中间层，用PLD制备了Co₈₀Cr₂₀磁性层，获得了很好的垂直磁化性质，膜厚减小，矫顽力和矩形比有所增加，600℃真空条件下制备的Co₈₀Cr₂₀(8 nm)/Ti₉₀Cr₁₀(14 nm)薄膜的矫顽力为65.25 kA/m，矩形比为0.86，并且讨论了Co₈₀Cr₂₀/Ti₉₀Cr₁₀薄膜的磁化性质.     

甲醇/TiO2(110)界面激发态的表征

用光电子能谱的方法研究了甲醇/TiO₂(110)界面的电子结构．在激发波长为400 nm的双光子光电子能谱(2PPE)中,探测到了一个末态能量在费米能级以上5.5 eV的共振信号．之前的研究[Chem. Sci. 1, 575 (2010)]表明,这个共振信号与甲醇在5配位的钛离子(Ti_5c)上的光催化解离相关．双光子光电子能谱同时携带初态和中间态的信息．为此设计了一个调谐激发光波长的2PPE实验以及一个单光子光电子能谱(1PPE)和2PPE对比的实验,结果一致表明这个共振信号来自于未占据的中间态,也就是激发态．能带色散关系测量表明这个激发态是局域的．时间分辨2PPE测得这个激发态的寿命是24 fs．     

Nb掺杂对TiO2/NiTi界面电子结构影响的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了Nb掺杂对TiO₂/NiTi界面电子结构的影响.体系生成能的计算结果表明,4种TiO₂/NiTi界面结构中,NiTi中Ti原子和TiO₂中O原子相邻的界面,即Ti/O界面的生成能最大,结构最稳定.在Ti/O界面结构优化的基础上,态密度、电荷分布以及集居数的计算结果均表明：Nb原子取代界面上的Ti原子后,界面原子之间的结合力增强,且界面附近的基体和氧化层中原子之间的相互作用也增加,有利 关键词： NiTi金属间化合物 2/NiTi界面')" href="#">TiO₂/NiTi界面 电子结构 第一性原理计算     

CH3OH/TiO2(110)界面的光电子能谱研究

Methanol/TiO₂(110) is a model system in the surface science study of photocatalysis where methanol is taken as a hole capture. However, the highest occupied molecular orbital of adsorbed methanol lies below the valence band maximum of TiO₂, preventing the hole transfer. To study the level alignment of this system, electronic structure of methanol covered TiO₂(110) surface has been measured by ultraviolet photoelectron spectroscopy and the molecular orbitals of adsorbed methanol have been clearly identified. The results indicate the weak interaction between methanol and TiO₂ substrate. The static electronic structure also suggests the mismatch of the energy levels. These static experiments have been performed without band gap excitation which is the prerequisite of a photocatalytic process. Future study of the transient electronic structure using time-resolved UPS has also been discussed.     

Energy level alignment between C60 and Al using ultraviolet photoelectron spectroscopy

The energy level alignment between C₆₀ and Al has been investigated by using ultraviolet photoelectron spectroscopy. To obtain the interfacial electronic structure between C₆₀ and Al, C₆₀ was deposited on a clean Al substrate in a stepwise manner. The valence-band spectra were measured immediately after each step of C₆₀ deposition without breaking the vacuum. The measured onset of the highest occupied molecular orbital energy level was located at 1.59 eV from the Fermi level of Al. The vacuum level was shifted 0.68 eV toward lower binding energy with additional C₆₀ layers. The observed vacuum level shift means that the interface dipole exists at the interface between C₆₀ and Al. The barrier height of electron injection from Al to C₆₀ is 0.11 eV, which is smaller value than that of hole injection.     

ELECTRONIC STRUCTURE STUDIES OF THE C60 FILM CONDENSED ON 2H-MoS2(0001) SURFACE

The electronic structure and vibrational spectrum of the C₆₀ film condensed on a 2H- MoS₂(0001) surface have been investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ul-traviolet photoelectron spectroscopy (UPS), Auger electron spectroscopy (AES) and infrared high-resolution electron-energy-loss spectroscopy (HREELS). AES analysis showed that at low energy side of the main transition, C₆₀ contains a total of three peaks just like that of graphite. However, the energy position of the KLL main Auger transition of C₆₀ looks like that of diamond, indicating that the hybridization of the carbon atoms in C₆₀ is not strictly in sp²- bonded state but that the curvature of the molecular surface introduces some sp²pz- bonded character into the molecular orbitals. XPS showed that the C 1s binding energy in C₆₀ was 285.0eV, and its main line was very symmetric and offered no indication of more than a single carbon species. In UPS measurement the valence band spectrum of C₆₀ within 10eV below the Fermi level (E_F) shows a very distinct five-band structure that character-izes the electronic structure of the C₆₀ molecule. HREEL results showed that the spectrum obtained from the C₆₀ film has very rich vibrational structure. At least, four distinct main loss peaks can be identified below 200 meV. The most intense loss was recorded at 66 meV, and relatively less intense losses were recorded at 95, 164 and 197meV at a primary energy of electron beam E_P = 2.0eV. The other energy-loss peaks at 46, 136, 157 and 186meV in HREEL spectrum are rather weak. These results have been compared to infrared spectrum data of the crystalline solid C₆₀ taken from recent literatures.     

Electronic properties of the organic semiconductor hetero-interface CuPc/C60

We present a study of the electronic properties of the interface between the well-established molecular organic semiconductor copper phthalocyanine (CuPc) and the fullerite C₆₀ using photoelectron spectroscopy and the Kelvin-probe (KP) method. Upon deposition of CuPc on C₆₀, we found interfacial shifts of the vacuum level indicating the formation of a dipole layer, while band bending is found to be negligible. The interface dipole of 0.5 eV measured with KP is close to the difference between the work functions of bulk CuPc and C₆₀. No evidence for a chemical interaction at the interface is concluded from the absence of additional features in the core-level spectra at the earliest stages of deposition. The energy-level alignment diagram at the CuPc/C₆₀ interface is derived.     

锐钛矿型TiO2(101)面原子几何及弛豫结构的第一性原理计算

采用平面波超软赝势方法计算了锐钛矿型TiO₂(101)面的表面能和表面原子弛豫结构.首先对TiO₂(101)面的6种不同的表面原子终止结构的体系总能量进行了计算,结果表明终止原子为两配位的O原子、次层为五配位的Ti原子的表面结构最为稳定.针对该表面研究了表面能和原子弛豫与模型中原子层数和真空厚度的关系,当原子层数为12层,真空厚度为0.4nm时,表面能收敛度小于0.01J/m².研究发现:表面上两配位的O原子向里移动约0.0012nm,五配 关键词： 第一性原理 2')" href="#">TiO₂ 表面结构 弛豫     

乙醇在TiO2(110)表面光催化解离的动力学和超快电子动态学 (cited: 2)

采用实时双光子光电子能谱和时间分辨双光子光电子能谱技术分别研究了乙醇在该表面光催化解离的动力学和超快电子动态学过程. 通过测量与乙醇光催化解离相关的电子激发态随时间的演化,发现这个反应满足分型动力学. 乙醇在还原性TiO₂(110)上的光催化解离比在氧化性表面快,这归结于缺陷的存在降低了反应能垒. 这样一个反应的加速过程很可能是与缺陷电子相关的. 通过干涉双脉冲相关的测量,得到了乙醇-TiO₂界面电子激发态的超快动态学. 与甲醇的情况类似,这个电子激发态的寿命为24 fs. 激发态的出现为TiO₂和它周围环境的电子转移提供了一个通道.     

BOND STRUCTURE AND ELECTRON STATES OF CHARGED C60

In the alkali-metal doped C₆₀, the charge transfer induces the distortion of the bond structure and forms the self-trapping electronic bound states. Our theory manifests: 1, the charge transfer reduces the symmetry of C₆₀ from I_h to D_5d. 2, Both the bond distortion and the self-trapping states possess layer structures and are localized in the equatorial area. 3, The carbon atoms in charged C₆₀ are divided into eight layers with an inversion center, then there exist four nonequivalent groups of carbon atoms. It makes the NMR line split into a fine structure with strength ratio 1:1:2:2. 4, The charged C₆₀ has two self-trapping bound states, one is 0.06eV above HOMO with odd parity and the other is 0.05 eV below LUMO with even parity.     

甲醇在二氧化钛上的光化学性质与表面结构的相关性

通过双光子光电子的方法探测了TiO₂(011)-(2×1) 和TiO₂(110)-(1×1)表面的光催化氧化甲醇的性质. 在吸附了甲醇的二氧化钛(011)和(110)界面处探测到了一个费米能级以上2.5 eV的电子激发态,该电子激发态可作为测试二氧化钛界面还原性的探针使用. 利用此探针在甲醇/TiO₂(011)-(2×1)和甲醇/TiO₂(110)-(1×1)界面探测到了一个随光照时间的电子激发态信号变化,这一变化可以归于光催化生成的表面羟基对界面还原性的影响. 由此得出的光催化氧化甲醇的速率TiO₂(110)-(1×1)比TiO₂(011)-(2×1)快了大约11.4倍. 这可能由于表面原子结构排布的原因不同. 本工作不仅介绍了一个利用双光子光电子能谱探测到的甲醇/TiO₂界面电子结构的细节特征,还揭示了表面结构对二氧化钛光反应性质的重要影响.