過渡金屬注入金紅石單晶對其結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響.pdf

1、二氧化鈦已經(jīng)得到廣泛地研究，發(fā)現(xiàn)其具有廣泛的應(yīng)用，如太陽能電池、光催化、核廢料存儲、氧氣敏器件、光解水產(chǎn)生氫和稀磁半導(dǎo)體以及由于它具有高介電常數(shù)和高折射率使它成為光學(xué)涂層和保護(hù)層極具希望的開發(fā)材料。二氧化鈦?zhàn)鳛閮?yōu)異的光催化材料具有安全、性能穩(wěn)定、無毒副作用、成本低廉和無二次污染的特點(diǎn)，但是，二氧化鈦的催化作用、光伏電池和光解水的應(yīng)用中僅能利用太陽光中不足5％的紫外光。近年來，人們利用摻雜的方法提高二氧化鈦對太陽光的利用率。
　　

2、 本文采用離子注入法制備了鈷(Co)、銅(Cu)離子摻雜的金紅石二氧化鈦(R-TiO2)樣品。鉆離子注入能量、注量為40keV(1×1016ions/cm2)、80keV(5×1015、1×1016、5×1016、1×1017ions/cm2)、120keV(1×1016ions/cm2)，銅離子注入能量注量為70keV(4.6×1016、5×1015ions/cm2)。通過X射線光電子能譜(XPS)、X射線粉末衍射(XRD)、紫外-可

3、見漫反射光譜(UV-VisDRS)等手段對摻雜前后樣品的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行了表征，分析了摻雜元素在金紅石二氧化鈦中的存在形式和對光吸收響應(yīng)的影響。另外，用SRIM2008程序的子程序TRIM模擬了離子注入金紅石二氧化鈦。研究結(jié)果表明：
　　 1.XPS測試表明注入的Co以金屬態(tài)存在TiO2中。XRD測試表明在注量為5×1015ions/cm2和1×1016ions/cm2時，在金紅石TiO2中形成Co(413)納米顆粒，而注入的

4、Cu離子在金紅石TiO2中形成CuO(022)晶相。
　　 2.Co、Cu金屬離子摻雜后，紫外-可見漫反射吸收光譜的吸收邊均有較小紅移，提高了對可見光的響應(yīng)；在紫外和可見光區(qū)域的吸收均增強(qiáng)了。隨著注入劑量的增加吸收邊紅移程度越大、對紫外-可見光的吸收逐漸增強(qiáng)，分析認(rèn)為這是因?yàn)樵赥iO2中出現(xiàn)了更多的Ti3+-V0缺陷。
　　 3.TRIM模擬了注入離子的分布。樣品表面雜質(zhì)濃度很小，能量相同時濃度峰值隨著注量的增加而增加，