Właściwości optyczne cienkich warstw na bazie mieszanin tlenków tytanu i wolframu (TiO₂-WO₃)

• Autorzy: Obara K. , Kaczmarek D. , Rogala J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2018.7.1

Warianty tytułu

EN

Optical properties of titanium-tungsten mixed oxides (TiO₂-WO₃) thin films

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cienkie warstwy dwutlenku tytanu (TiO₂) oraz trzy mieszaniny tlenków tytanu i wolframu (TiO₂-WO₃) o małej zawartości trójtlenku wolframu (WO₃) osadzono na podłożach z krzemionki amorficznej (SiO₂) metodą parowania wiązką elektronową. Na podstawie analizy wyników badania właściwości optycznych metodą transmisji i odbicia światła stwierdzono występowanie zjawiska blueshiftu krawędzi absorpcji światła, polegającego na zmniejszeniu wartości długości fali odcięcia λ_cut-off oraz zwiększeniu szerokości optycznej przerwy energetycznej dla przejść skośnych dozwolonych E_gi^opt, a także odnotowano wzrost wartości średniej transmisji światła w zakresie promieniowania widzialnego T_λ(VIS), wraz ze zwiększeniem zawartości atomowej wolframu do tytanu w cienkich warstwach TiO₂-WO₃. Stwierdzono także występowanie jednej wartości optycznej przerwy energetycznej dla przejść skośnych dozwolonych w wypadku powłok TiO₂ i Ti_0‚91W_0,09O_x oraz dwóch wartości tego parametru dla cienkich warstw Ti_0,84W_0,16O_x i Ti_0,77W_0,23O_x. Ponadto, dla wszystkich mieszanin tlenków TiO₂-WO₃ otrzymano mniejsze wartości współczynnika załamania światła n₅₅₀ oraz współczynnika ekstynkcji κ₅₅₀ o długości fali 550 nm, w porównaniu z cienką warstwą TiO₂.

EN

Titanium dioxide (TiO₂) and three titanium-tungsten mixed oxides (TiO₂-WO₃) with small amount of tungsten trioxide (WO₃) were deposited onto silica (SiO₂) substrates using electron beam evaporation method. Analysis of optical properties on the basis of transmittance and reflectance spectra revealed blueshift of absorption edge. With increasing content of tungsten in TiO₂-WO₃ mixed oxides, reduction of cut-off wavelength λ_cut-off, widening of the optical band gap for indirect allowed transitions E_gi^opt, as well as increase in the mean value of transmittance over visible light range T_λ(VIS) were observed. One value of optical band gap for indirect allowed transitions was determined for TiO₂ and Ti_0‚91W_0,09O_x thin films, while for Ti_0,84W_0,16O_x and Ti_0,77W_0,23O_x coatings two values were found. Moreover, values of n₅₅₀ and κ₅₅₀ parameters for all TiO₂-WO₃ mixed oxides were lower compared with TiO₂ thin film.

Słowa kluczowe

PL

TiO2-WO3; TiO2; cienka warstwa; mieszanina tlenków; właściwości optyczne; parowanie wiązką elektronową

EN

TiO2-WO3; TiO2; thin film; mixed oxides; optical properties; e-beam evaporation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 59, nr 7
• Strony: 2--6
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Obara K.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

autor

Kaczmarek D.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

autor

Rogala J.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

Bibliografia

• [1] Chaudhari G.N. et al., (2006) Structural and gas sensing properties of nanocrystalline TiO2:WO3-based hydrogen sensors, Sensors and Actuators B, Vol. 115, pp. 297-302.
• [2] Chen X., Mao S.S., (2007) Titanium dioxide nanomaterials: synthesis, properties, modifications, and applications, Chemical Review, Vol. 107, pp. 2891-2959.
• [3] Depero L.E. et al., (1996) Structural studies of tungsten-titanium oxide thin films, Journal of Solid State Chemistry, Vol. 121, pp. 379-387.
• [4] Diebold U., (2003) The surface science of titanium dioxide, Surf. Science Reports, Vol. 48, pp. 57-70.
• [5] Göttsche J., Hinsch A., Wittwer V., (1993) Electrochromic mixed WO3-TiO2 thin films produced by sputtering and the sol-gel technique: a comparison, Solar Energy Materials and Solar Cells, Vol. 31, pp. 415-428.
• [6] Komornicki S., Radecka M., Sobaś P., (2004) Structural, electrical and optical properties of TiO2-WO3, Materials Research Bulletin, Vol. 39, pp. 2007-2017.
• [7] Ramana C.V. et al., (2013) Optical constants of amorphous, transparent titanium-doped tungsten oxide thin films, Applied Materials and Interfaces, Vol. 5, pp. 4659-4666.
• [8] Swanepoel R., (1983) Determination of the thickness and optical constants of amorphous silicon, Journal of Physics E: Scientific Instruments, Vol. 16, pp. 1214-1222.
• [9] Tacconi N.R. et al., (2003) Pulsed electrodeposition of WO3-TiO2 composite films, Electrochemistry Communication, Vol. 5, pp. 220-224.
• [10] Tauc J., (1966) Optical properties and electronic structure of amorphous Ge and Si, Materials Research Bulletin, Vol. 3, pp. 37-46.
• [11] Wang T. et al., (1998) The effect of properties of semiconductor oxide thin films on photocatalytic decomposition of dyeing waste water, Thin Solid Films, Vol. 334, pp. 103-108.
• [12] Wisitsoraat A. et al., (2005) Gas sensing properties of TiO2-WO3 and TiO2-MO3 based thin film prepared by ion-assisted e-beam evaporation, IEEE Sensors, pp. 1184-1187.
• [13] Zakrzewska K., (2001) Mixed oxides as gas sensors, Thin Solid Films, Vol. 391, pp. 229-238.
• [14] Zheng H. et al., (2011) Nanostructured tungsten oxide - properties, synthesis and applications, Advanced Functional Materials, Vol. 21, pp. 2175-2196.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

2. Praca powstała ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach projektu środków statutowych (zlecenie nr 0401/0015/17) oraz w ramach projektu badawczego własnego nr 0402/0046/17.