论文题目: Ⅰ.射频溅射制备纳米二氧化钛薄膜及其光致特性研究 Ⅱ.含非线性缺陷层的一维光子晶体研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理电子学
作者: 沈杰
导师: 章壮健
关键词: 薄膜,二氧化钛,射频溅射,光催化,光致亲水性一维光子晶体,光学非线性,缺陷,光子带隙,硫化镉,泵浦探测,双光子吸收
文献来源: 复旦大学
发表年度: 2005
论文摘要: 采用射频磁控溅射（共溅射）技术制备纳米TiO2薄膜、SiO2-TiO2复合薄膜以及金属掺杂的M-TiO2薄膜,并研究其光催化性和光致亲水性。主要工作包括: 1) 采用射频磁控溅射技术室温制备纳米TiO2薄膜,并用XRD、AFM、Raman等手段研究了不同溅射气压及不同退火温度处理后薄膜的结构及其相应的亲水性、光催化能力。结果表明:在室温下制备的TiO2薄膜为无定形结构,当退火温度超过400℃时转化为锐钛矿结构。在400℃下退火1小时的TiO2薄膜具有良好的亲水性光催化性。 通过循环伏安实验对紫外光照下TiO2薄膜电极的研究表明,紫外光照下TiO2薄膜电极存在两种光电化学过程,一是产生光电流的快过程,二是TiO2表面在紫外光辐照下产生Ti3+的慢过程。TiO2薄膜电极在254 nm与365 nm的紫外光照射下均有光生电流。在254 nm的紫外光照射一定时间后会产生新的氧化峰,且随着光照时间的增加,峰电流也增加。初步认为在紫外光照一定时间后TiO2薄膜的循环伏安图的氧化峰属于光生的Ti3+,而光致亲水性也与Ti3+的生成有关,即TiO2薄膜的光致亲水性的转变可能与光生电子与表面的TiO2相互作用产生Ti3+积累的慢过程导致的表面结构变化存在一定的内在联系。 2) 采用射频磁控共溅射法制备了SiO2-TiO2复合薄膜,通过控制SiO2与TiO2两个靶的溅射时间可调节TiO2与SiO2的比例。400℃退火1小时的SiO2-TiO2薄膜为锐钛矿结构。SiO2-TiO2的折射率随SiO2的比例增加而下降。SiO2的掺入降低了SiO2-TiO2复合薄膜的光催化能力,但提高了薄膜的亲水性的维持时间。其中,掺入6-13%SiO2的SiO2-TiO2复合薄膜在紫外光照射下30分钟接触角降到2°,停止照射后5天内接触角小于6°。 3) 采用射频磁控共溅射法制备M-TiO2（M=Au/Ag/Cu）复合薄膜,通过控制金属（Au/Ag/Cu）靶的溅射时间可调节金属与TiO2的比例。通过紫外光照降解亚甲基蓝溶液和循环伏安法研究了M-TiO2薄膜光催化特性和光电化学特性。实验结果表明:400℃退火1小时的M-TiO2薄膜为锐钛矿结构。掺杂最佳比例1.5%Ag的Ag-TiO2薄膜在紫外光照射下能增强其对亚甲基蓝溶液的降解速率并产生更大的光电流。这种光催化的增强主要是由于光生电子-空穴对的复合被抑制的结果。此外掺杂Au的Au-TiO2薄膜光催化活性略有下降,而掺杂Cu的Cu-TiO2薄膜光催化活性明显减弱。
论文目录:
Ⅰ 射频溅制备纳米二氧化钛薄膜及其光致特性研究
1 引言
1.1 论文课题研究意义
1.2 论文内容简介
2 纳米光催化TiO_2材料研究综述
2.1 TiO_2的研究进展
2.2 TiO_2的晶型结构
2.3 TiO_2的光催化特性原理
2.4 TiO_2的超亲水性原理
3 纳米TiO_2薄膜制备工艺及表征
3.1 射频溅射制备TiO_2薄膜工艺
3.2 纳米TiO_2薄膜的表征
3.2.1 晶体结构与表面形貌
3.2.2 光学性能
3.2.3 光催化性能
3.2.4 电化学性质
3.2.5 光致亲水性
4 射频溅射制备纳米TiO_2薄膜的光致特性研究
4.1 TiO_2薄膜的晶体结构
4.2 TiO_2薄膜的表面形貌
4.3 TiO_2薄膜的光学性能
4.4 TiO_2薄膜的光催化性能
4.5 TiO_2薄膜的光致亲水性
4.6 TiO_2薄膜的电化学性质
4.7 小结
5 射频共溅射制备超亲水纳米SiO_2-TiO_2复合薄膜
5.1 SiO_2-TiO_2复合薄膜制备
5.2 SiO_2-TiO_2复合薄膜的晶体结构
5.3 SiO_2-TiO_2复合薄膜的表面形貌
5.4 SiO_2-TiO_2复合薄膜的光学性能
5.5 SiO_2-TiO_2复合薄膜的光催化性能
5.6 SiO_2-TiO_2复合薄膜的光致亲水性
5.7 小结
6 射频共溅射制备金属掺杂光催化M-TiO_2薄膜
6.1 M-TiO_2薄膜的制备
6.2 M-TiO_2薄膜的晶体结构
6.3 M-TiO_2薄膜的光学性能
6.4 M-TiO_2薄膜的光催化性能
6.5 M-TiO_2薄膜的电化学性质
6.6 小结
7 总结
8 参考文献
Ⅱ 含非线性缺陷层的一维光子晶体研究
1 引言
1.1 课题论文的研究意义
1.2 光子晶体的研究进展
1.2.1 光子晶体的概念和性质
1.2.1.1 光子带隙
1.2.1.2 光子局域
1.2.2 光子晶体的制备工艺
1.2.2.1 半导体制造技术
1.2.2.2 自组装法
1.2.2.3 激光全息光刻法
1.2.2.4 双光子聚合法
1.2.3 光子晶体的应用
1.2.3.1 光子晶体光纤
1.2.3.2 光子晶体微谐振腔
1.2.3.3 高效率发光二极管和低阈值激光振荡
1.2.3.4 高发射率小型微波天线
1.2.3.5 高效率低损耗反射镜
1.2.4 一维光子晶体研究进展
1.2.4.1 一维光子晶体全向能隙
1.2.4.2 一维光子晶体非线性研究
1.3 论文的内容简介
2 含缺陷层一维光子晶体局域场特性分析
2.1 光子晶体的理论计算方法
2.1.1 平面波法
2.1.2 差分或有限差分法
2.1.3 转移矩阵法
2.1.4 N阶法
2.2 用传输矩阵法计算一维光子晶体的局域场
2.3 含缺陷层一维光子晶体局域场特性
2.3.1 周期
2.3.2 缺陷
2.3.2.1 缺陷层介质的折射率与消光系数
2.3.2.2 缺陷模
2.3.3 能带
2.4 小结
3 含缺陷层一维光子晶体制备及其光学非线性测量技术
3.1 含缺陷层一维光子晶体制备工艺
3.1.1 介质层光学参数的确定
3.1.2 介质层的制备工艺
3.2 一维光子晶体的光学非线性测量技术
4 含单个缺陷层的TiO_2／SiO_2一维光子晶体研究
4.1 缺陷模对光学非线性特性的影响
4.2 光子带隙对光学非线性特性的影响
4.3 小结
5 含双CdS缺陷层的FiO_2／SiO_2一维光子晶体研究
5.1 双缺陷模一维光子晶体制备
5.2 双缺陷模一维光子晶体的双光子吸收
5.3 小结
6 一维光子晶体的若干问题研究
6.1 斜入射下的TiO_2／SiO_2一维光子晶体
6.2 含表面缺陷层的TiO_2／SiO_2一维光子晶体
6.3 含单个厚缺陷层的多模TiO_2／SiO_2一维光子晶体
6.4 小结
7 总结
8 参考文献
致谢
论文独创性声明
发布时间: 2005-09-19
参考文献
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- [5].非线性光子晶体光传输特性的理论研究[D]. 胡育杰.武汉大学2005
- [6].基于薄膜技术的光子晶体理论与器件研究[D]. 李明宇.浙江大学2006
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