過渡金屬摻雜TiO2制備工藝、結(jié)構(gòu)及磁特性研究.pdf

1、TiO2薄膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的光學(xué)性能和良好的電學(xué)性能,并且還具有光催化效能高、無二次污染等特點(diǎn),因而在電子材料、光學(xué)材料以及太陽能電池方面有著廣闊的應(yīng)用前景。TiO2是寬禁帶半導(dǎo)體材料,基于TiO2磁性半導(dǎo)體的研究將有利于發(fā)展集成光、電、磁于一體的器件的開發(fā)和研制,近年來逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本文通過調(diào)節(jié)磁控濺射參數(shù)、金屬摻雜制備了系列TiO2薄膜,并對(duì)樣品的形貌、結(jié)構(gòu)以及磁性等相關(guān)物性進(jìn)行了研究。
　　 1.基底

2、溫度保持在300℃-480℃等不同溫度下沉積制備了系列TiO2薄膜,并對(duì)薄膜在空氣中進(jìn)行退火處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基底溫度對(duì)TiO2薄膜的結(jié)晶狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)有著很大影響。在基底溫度分別為420℃、450℃及480℃時(shí),晶體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為銳鈦礦和金紅石兩相共存,在其它基底溫度下則僅有銳鈦礦相。
　　 2.TiO2薄膜沉積過程中保持基底溫度在150℃,對(duì)制備的薄膜在不同的氛圍下進(jìn)行退火處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在真空中進(jìn)行退火的TiO2薄膜表現(xiàn)

3、為非晶結(jié)構(gòu);在空氣以及純氧環(huán)境中退火的TiO2薄膜則表現(xiàn)為銳鈦礦結(jié)構(gòu),且晶化程度良好;在氬氣氛圍中退火處理的TiO2薄膜為銳鈦礦和金紅石兩相共存。
　　 3.基底溫度保持在室溫,在不同的氧氬比下制備了TiO2薄膜,并在空氣中進(jìn)行后退火處理。結(jié)果表明,制備過程中氧氬比較小的薄膜樣品經(jīng)空氣退火后,結(jié)構(gòu)為金紅石相;氧氬比較大的薄膜樣品經(jīng)空氣退火后,結(jié)構(gòu)為銳鈦礦相。
　　 4.基底溫度保持在300℃,制備了不同金屬摻雜量Fe-T

4、iO2、Co-TiO2薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著Fe、Co摻雜量的增加,TiO2薄膜樣品逐漸由銳鈦礦相向金紅石相轉(zhuǎn)變,而隨著Fe、Co的進(jìn)一步摻雜,將會(huì)抑制薄膜的晶化。
　　 5.在室溫下沉積制備了不同Co摻雜量的TiO2薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在Co-TiO2系列薄膜樣品中均觀察到了室溫鐵磁性,磁化強(qiáng)度隨Co濃度的增加先上升后下降,在摻雜量為12％金紅石相薄膜中得到了最大磁化強(qiáng)度11.2emu/cm3,最大的矯頑力190 Oe則出現(xiàn)