N掺杂TiO_2复合膜中N晶格位置转变

采用磁过滤真空直流阴极弧蒸发工艺在石英基底上沉积N掺杂Ti薄膜，随后将其在马弗炉中以不同的退火温度（100～700℃）热处理制备N掺杂TiO2薄膜，采用X线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、X线光电子能谱（ XPS）和扫描电子显微镜（ SEM）分析表征。结果表明：初始态N掺杂Ti薄膜为包含少量TiN相的Ti薄膜，在300℃退火处理时，N掺杂Ti薄膜直接氧化生成N掺杂金红石相TiO2薄膜。初始态的N掺杂Ti薄膜表面平整、颗粒细密，与基底附着牢固，经700℃退火处理后，TiO2颗粒得到了良好的结晶生长，薄膜厚度增加了60％。当热处理温度为600℃时，N掺杂TiO2复合膜中替代型N开始转变为填隙型N，由于填隙型N具有更高的能级，这种N位置的转变进一步窄化了N掺杂TiO2的能带宽度，提高了对可见光的利用率。