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时间: 2018年09月15日

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氮气对氮氧化钛薄膜的影响

随著科技发展越趋迅速,环境的污染也变得更加严重,对于环境保护的研究受到重大的关注,所以节约能源、绿色环保和再生能源之发展就更加受到重视。目前二氧化钛(TiO2)因具有化学性质稳定、氧化能力强且不具毒性,所以在光触媒中最常做为研究的材料。但缺点就是在日常生活中能够使二氧化钛激发的紫外光比例不高,所以增加二氧化钛于可见光下之应用,提高其吸收波长便是此研究的主要目标。目前有研究显示使用氮气(N2)作为工作气体,镀製的氮氧化钛薄膜,其能隙相较于二氧化钛薄膜有明显的红移现象产生。

氮气,化学式N2,通常状况下是一种无色无味的气体,且通常无毒。液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质很稳定,常温下很难跟其他物质发生反应,但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化,用来制取对人类有用的新物质。氮气主要用于金属炼制及高温合成时的简单保护性氛围(其性能不及氦气及氩气);高温下用于合成氮化物(如氮化硅陶瓷、氮化硼等)。亦其化合物亦有用于农业,如氮肥。液态氮有时用于冷却。此外,氮是方便面包装内的主要气体,能防止食物变坏。

使用离子束溅镀系统(ion beam sputter deposition),并于镀制过程中加热至400℃,使二氧化钛形成锐钛矿结晶。探讨分别通入(1)氧气(O2)与氮气(N2)、(2)氧气(O2)与笑气(N2O)和(3)氧气(O2)与氨气(NH3)作为反应气体,以及分别使用(4)氩气(Ar)及(5)氮气(N2)为工作气体镀製之氮氧化钛薄膜,并以薄膜光谱图的红位移现象,进而讨论N键结于薄膜中所产生的影响。根据X光绕射仪(X-ray diffraction)、X光电子质谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy)和光谱仪所得结果,可以发现通入氧气(O2)与氨气(NH3)作为反应气体,及使用氮气(N2)作为工作气体,这两种条件下镀製之氮氧化钛薄膜,其能隙相较于二氧化钛薄膜有明显的红移现象产生。