磁控溅射掺铜TiO_2薄膜光学特性的分析

摘要

采用射频/直流磁控共溅射法制备不同Cu掺杂量的氧化钛薄膜,研究了Cu掺杂对TiO2膜吸收边红移的影响,并探索其机理。发现当TiO2溅射功率为160 W,Cu溅射功率为30 W时,TiO2薄膜的吸收边红移最为明显,至420 nm左右。X射线衍射(XRD)结果表明:500℃下退火处理得到的薄膜主要为锐钛矿相,但随着Cu掺量的提高,薄膜XRD衍射峰明显宽化,结晶性变差,将会在TiO2薄膜晶体中引入缺陷。X射线光电子谱结果表明:Cu以2+价存在,并掺杂进入TiO2晶格,引入受主杂质能级。结论认为Cu掺杂形成的缺陷能级和杂质能级是导致TiO2薄膜光吸收边拓展至可见光区域的原因。