Influence of annealing on surface properties and luminescence of nanocrystalline TiO₂:Eu thin films

• Autorzy: Wojcieszak D. , Kaczmarek D. , Domaradzki J. , Mazur M. , Prociów E.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wygrzewania na właściwości powierzchni oraz luminescencję nanokrystalicznych cienkich warstw TiO₂:Eu

• Konferencja: Krajowa Konferencja Elektroniki (12 ; 10-13.06.2013 ; Darłówko Wschodnie ; Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work influence of annealing on surface properties and luminescence of TiO₂ thin films doped with 0.1 at.% of europium 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, AFM and XPS method have shown that doping with europium results in receiving of nanocrystalline films with the TiO₂-anatase structure, which was stable even after annealing at 800°C. Although undoped matrix as-deposited in the same conditions had rutile structure, which is typical for high energy sputtering process. In the case of surface properties the results of investigations have shown that annealing caused increase of crystallites size from about 18 to 28 nm. Moreover, the level of surface adsorption and the intensity of photoluminescence was dependent from the size of crystallites of TiO₂: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 H₂O).

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wpływ wygrzewania na właściwości powierzchni oraz luminescencję cienkich warstw TiO₂ domieszkowanych europem w ilości 0,1% at. Cienkie warstwy wytworzono metodą rozpylania magnetronowego i dodatkowo wygrzewano w temperaturze 400°C i 800°C. Badania właściwości strukturalnych, które wykonano metodami XRD, AFM i XPS pokazały, że domieszkowanie europem pozwala uzyskać nanokrystaliczne warstwy o strukturze typu TiO₂-anatazu, które były stabilne nawet po wygrzewaniu w temperaturze 800°C. Aczkolwiek, niedomieszkowana matryca naniesiona w takich samych warunkach miała strukturę rutylu bezpośrednio po naniesieniu, co jest typowe dla procesu wysokoenergetycznego. W wypadku właściwości powierzchni badania pokazały, że wygrzewanie spowodowało wzrost wielkości krystalitów z około 18 do 28 nm. Oprócz tego, poziom adsorpcji powierzchniowej oraz intensywność fotoluminescencji zależał od rozmiaru krystalitów w warstwie TiO₂:Eu. Stwierdzono, że krystality o wielkości około 22 nm są optymalne do uzyskania silnej PL oraz dużej adsorpcji powierzchniowej (grup OH₂ oraz cząstek H₂O).

Słowa kluczowe

EN

thin film; TiO2; Eu(III); photoluminescence; surface properties

PL

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

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 54, nr 10
• Strony: 28--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., wykr.

Twórcy

autor

Wojcieszak D.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

autor

Kaczmarek D.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

autor

Domaradzki J.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

autor

Mazur M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

autor

Prociów E.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

Bibliografia

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