直流反应磁控溅射制备的Mo掺杂TiO2薄膜的光电特性.pdf

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1、物理化学学~E(WuliHuaxueXuebao)FebruaryActa脚.一Chim.Sin.2012,28(2),381—386381[Article]doi:10.3866/PKU.WHXB201l12123www.whxb.pku.edu.cn直流反应磁控溅射制备的Mo掺杂TiO2薄膜的光电特性颜秉熙’罗胜耘1,2沈杰’,(。复旦大学材料科学系,上海200433;。贵州民族学院理学院,贵阳550025)摘要:通过直流反应磁控溅射制备了不同Mo掺杂量的Mo.TiO薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XR

2、D)仪、X射线光电子能谱(xPs)仪、紫外一N~(uv-vis)分光光度计详细研究了Mo掺杂量对薄膜表面形貌、晶体结构、元素价态及吸收带边的影响.用瞬态光电流和循环伏安法考察了不同Mo含量ITO/Mo.TiO电极的光电特性.结果表明:在TiOz薄膜中掺入的Mo以Mo。和Mo”两种价态存在:随着Mo掺杂量的增加,Mo.TiO薄膜的晶粒尺寸逐渐减小,晶格畸变增大,吸收闽值显著红移:薄膜的禁带宽度先减小后增大,在Mo掺杂量为2_7%(n(Mo)ln(Ti))时禁带宽度最小:Mo掺杂量为O.9%的样品在氙灯下的光生电流最大,且

3、随着所加阳极偏压的提高光生电流并未呈现出饱和的趋势.此后随着掺杂量的提高,薄膜的光生电流开始下降,当Mo掺杂量达到3.6%时,薄膜的光电流小于未掺杂的样品:说明适当浓度的Mo掺杂能够提高Mo.TiO薄膜光电性能,光生电流最大可达未掺杂的2.4倍.关键词:光生电流;循环伏安;直流反应磁控溅射:二氧化钛薄膜:铝掺杂中图分类号:0644PhotoelectricPropertiesofMoDopedTi02ThinFilmsDepositedbyDCReactiveMagnetronSputteringYANBing—XiL

4、UOSheng-Yun’lSHENJie’,(DepartmentofMaterialsScience,FudanUniversity,Shanghai200433,R.China;CollegeofScience,GuizhouUniversityforNationalities,Guiyang550025,PR.China)Abstract:NanocrystallineTiO2thinf¨msdopedwithdifferentconcentrationsofMoweredepositedbydirectcurr

5、ent(DC)reactivemagnetronsputtering.TheinfluenceofMoonsuces,crystalstructures,thevalencestatesofelementsandtheabsorptionbandofModopedTiO2f¨mswerecharacterizedbymeansofatomicforcemicroscopy(AFM),X-raydifraction(XRD),X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS),andUltraviol

6、et.visiblespectroscopy(UV-Vis).ToinvestigatethephotoelectriccharacteristicofITO(indiumtinoxide)/Mo.TiO2electrodes,aseriesofcyclicvoltammetryexperimentswereconducted.TheresultsindicatethatanappropriateamountofMoatoms,observedasMo。andMobVXPS。couldinhibitthecrystal

7、growthofparticles,enhancethesurfaceroughnessoftheModopedTiO2thinf¨m,andbringaboutaremarkableredshiftoftheabsorptionspectra.AsthecOncenlratiOnOfMoincreased,theenergVgapdeclinedatfirstuntiftheamountofdopedMoeventuallyreached3.6%(n(Mo)/n(Ti)).whenablueshiftofspectr

8、aresultedandtheenergygapgrewwider.Thesampledopedwith0.9%MowasirradiatedwithaXelampandshowedthehighestphotocurrent.whichcontinuedtoincreasewithincreasingvoltageexerted

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