Wpływ domieszkowania europem na właściwości optyczne i fizyko-chemiczne powierzchni cienkich warstw Ti0₂

• Autorzy: Wojcieszak D.

Warianty tytułu

EN

Influence of Eu-doping on optical and physicochemical properties of the surface of Ti0₂ thin films

• Konferencja: Sympozjum "Fotowoltaika i Transparentna Elektronika : Perspektywy Rozwoju" (4 ; 09-12.05.2013 ; Świeradów Zdrój ; Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wpływ domieszkowania europem na właściwości optyczne oraz fizyko-chemiczne powierzchni cienkich warstw Ti0₂. Cienkie warstwy wytworzono wysokoenergetyczną metodą rozpylania magnetronowego i dodatkowo wygrzewano w temperaturze 400°C i 800°C. Badania wykonane metodami XRD i AFM pokazały, że warstwy domieszkowane europem były nanokrystaliczne i miały strukturę TiO₂ - anatazu. Były one stabilne nawet po wygrzewaniu w temperaturze 800°C. Natomiast warstwa niedomieszkowanego Ti0₂ miała strukturę rutylu już bezpośrednio po naniesieniu (bez dodatkowego wygrzewania), co jest typowe dla procesu wysokoenergetycznego. Wygrzewanie spowodowało m.in. wzrost wielkości krystalitów z około 18 do 28 nm. Oprócz tego stwierdzono, że poziom adsorpcji powierzchniowej oraz intensywność fotoluminescencji zależał od rozmiaru krystalitów z których były zbudowane cienkie warstwy Ti0₂:Eu. Wyniki badań pokazały, że optymalne do uzyskania silnej PL oraz dużego poziomu adsorpcji powierzchniowej (grup OH oraz cząstek H₂0) są krystality Ti0₂:Eu o rozmiarze około 22 nm.

EN

In this work influence of Eu-doping on optical an physicochemical properties of the surface of TiO₂ thin films have been described. Thin films were manufactured by magnetron sputtering method and additionally annealed at 400°C and 800°C. Structural investigations with the aid of XRD and AFM methods have shown that doping with europium results in receiving of nanocrystalline films with the Ti0₂ - anatase structure. They were stable even after annealing at 800°C. Although undoped Ti0₂ matrix had rutile structure directly after deposition (without additional annealing), which is typical for high energy sputtering process. Annealing caused increase of crystallites size from about 18 to 28 nm. Besides, the level of surface adsorption and the intensity of photoluminescence was dependent from the size of crystallites of Ti0₂:Eu. It was found that the crystallites in size of about 22 nm are optimal to obtain strong PL and high adsorption (of OH- and H₂0).

Słowa kluczowe

PL

cienka warstwa; TiO2; Eu; europ; nanokrystaliczna struktura; fotoluminescencja; właściwości powierzchni

EN

thin film; Ti02; Eu(III); nanocrystalline; photoluminescence; surface properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 54, nr 7
• Strony: 11--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., wykr.

Twórcy

autor

Wojcieszak D.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

Bibliografia

• [1] Fernandez-Garcia M. et ail. Chem. Rev., vol. 104, 2004, s. 4063-4104.
• [2] Gogotsi Y. (Ed.), Nanomaterials handbook, Taylor & Francis CRC Press, ISBN 0-8493-2308-8, 2006.
• [3] Granqvist C. G. et all., Solar Energy Materials & Solar Cells, vol. 91, s. 355-365.
• [4] Koch C. C., J. Mater. Sci., vol. 42, 2007, s. 1403-1414.
• [5] Niu Z. et all., Applied Surface Science, vol. 252, 2006, s. 2259-2264.
• [6] Nag M. et all., Materials Research Bulletin, vol. 42, 2007, s. 1691-1704.
• [7] Diebold U., Surface Science Reports, vol. 48, 2003, s. 53-229.
• [8] Choi W., Catalysis Surveys from Asia, vol. 10, 2006, s. 16-28.
• [9] Goh G. K. L. et all., Journal of Crystal Growth, vol. 291, 2006, s. 94-99.
• [10] Falcomer D. et all., Journal of Solid State Chemistry, vol. 179, 2006, s. 2452-2457.
• [11] Frindell K. L. et all., Journal of Solid State Chemistry, vol. 172, 2003, s. 81-88.
• [12] Jia C. et all., Thin Solid Films, vol. 496, 2006, s. 555-559.
• [13] Li G. et all., Applied Surface Science, vol. 253, 2006, s. 2481-2486.
• [14] Mardare D. et all., Materials Science and Engineering B, vol. 68, 1999, s. 42-47.
• [15] Peng A. et all., Materials Letters, vol. 59, 2005, s. 3866-3869.
• [16] Saif M. et all., Inorganica Chimica Acta, vol. 360, 2007, s. 2863-2874.
• [17] Xiaohong W. et all., Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, vol. 268, 2007, s. 257-263.
• [18] Xie Y. et all., Journal of Materials Science, vol. 40, 2005, s. 6375-6383.
• [19] Yi S. et all., Optical Materials, vol. 28, 2006, s. 610-614.
• [20] Zeng Q. G. et all, Scripta Materialia, vol. 57, 2007, s. 897-900.
• [21] Zhao D. et all., Materials Letters, vol. 61, 2007, s. 105-110.
• [22] Zhou W. et all., Applied Surface Science, vol. 253, 2006, s. 1387-1392.
• [23] Palomino-Merino R. et all., Thin Solid Films, vol. 401, 2001, s. 118-123.
• [24] Zhao Z. et all., Journal of Luminescence, vol. 122-123, 2007, s. 862-865.
• [25] Kenyon A. J. et all., Progress in Quantum Electronics, vol. 26, 2002, s. 225-284.
• [26] Setiawati E. et all., Journal of Alloys and Compounds, vol. 451, 2008, s. 293-296.
• [27] Tan M. et all., Journal of Luminescence, vol. 117, 2006, s. 20-28.
• [28] Hreniak D. et all., Journal of Non-Crystalline Solids, vol. 298, 2002, s. 146-152.
• [29] Liu X. et all., Journal of Luminescence, vol. 127, 2007, s. 650-654.
• [30] Quan Z. W. et all., Materials Research Bulletin, vol. 40, 2005, s. 810-820.
• [31] Lange S. et all., Optical Materials, vol. 28, 2006, s. 1238-1242.
• [32] Borkowska A., Rozprawa doktorska, Politechnika Wrocławska, 2008.
• [33] Sheng Y. et all., Thin Solid Films, vol. 519, nr 22, 2011, s. 7966-7970.
• [34] Wojcieszak D., Rozprawa doktorska, Politechnika Wrocławska, 2011.
• [35] Horcas I. et all., Rev. Sci. Instrum. vol. 78, 2007, s. 013705.
• [36] Kaczmarek D., Monografia, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2008.
• [37] Domaradzki J., Vacuum, vol. 82 (10), 2008, s. 1007-1012.