Quang phổ Laser - Dùng phổ Raman và phổ phát quang nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ khí oxy và sự ủ nhiệt đối với màng TiO2 chế tạo bằng phương pháp phún xạ magnetron phản ứng

Quang phổ LaserDÙNG PHỔ RAMAN VÀ PHỔ QUANG PHÁT QUANG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ KHÍ OXY VÀ SỰ Ủ NHIỆT ĐỐI VỚI XẠ MAGNETON PHẢN ỨNG... Quang phổ LaserMỤC ĐÍCH: Nghiên cứu sự ảnh h

Quang phổ Laser

DÙNG PHỔ RAMAN VÀ PHỔ QUANG

PHÁT QUANG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ

KHÍ OXY VÀ SỰ Ủ NHIỆT ĐỐI VỚI

XẠ MAGNETON PHẢN ỨNG

Quang phổ Laser

MỤC ĐÍCH:

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của tỉ lệ dòng oxy đưa vào trong hệ phún xạ trong việc chế tạo màng

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ ủ trong quá trình hình thành cấu trúc của màng

GiỚI THIỆU:

Chế tạo màng TiOx bằng phương pháp phún xạ magneton trực tiếp ở nhiệt độ phòng với tỉ lệ dòng oxy đưa vào khoảng 3-15%

Sau đó đem ủ nhiệt ở 350-750oC

Dùng phổ nhiễu xạ tia X, quang phát quang và phổ Raman để nghiên cứu tính chất của màng

2 2

2

FO

FO FAr



Quang phổ Laser

THÍ NGHIỆM:

Dùng đế p-Si(100), làm sạch bởi H2SO4 và H2O

Target Ti tinh khiết 99.99%, đường kính 2in và được

áp vào nguồn DC 100W

Đế được áp điện thế -150V

Khoảng cách giữa đế và bia là 100mm

Áp suất nền 2.7*10-4 Pa, Áp suất làm việc 2.7*10-4 Pa

Thời gian phún xạ 40 phút

Độ dày của màng từ 50-200nm

Cấu trúc màng, thông tin phase (anatase hay rutile) đo bởi quang phổ kế tia X sử dụng bức xạ Cu Kα (0.1542nm) Made in Japan

Các liên kết được đo bởi phổ Raman Made in France

Phổ PL dùng laser He-Cd 325nm 50mW, cách tử và CCD

ĐO TÍNH CHẤT MÀNG:

Quang phổ Lazer

LabRAM HR UV/Vis/NIR

+ Ar ion CW Laser (514.5nm, 488nm) upto 40mW at sample.

+ He-Cd CW Laser (325nm) -Auto motor controlled XY mapping stage

APPLICATION

1- Paints, and Coating , emulsion

interior Paints, Enamels

2- Road-Marking Paints

3- Filler , Primers, and undercoat

4- Paper Industry

5- Plastic Industry

6- Rubber Industry

7- Cement Industry

widely used in painting, printing oil paper making

Plastic Rubber artificial fiber (sợi quang nhân tạo) welding electric (hàn điện)

Enamel (tráng men) electric appliances and construction material etc

Rutile

GIXRD patterns of titanium oxide films formed at: 3, 6, 10 and 15 FO2% and post-annealing at 750 °C for 2 min in air

RESULTS AND DISCUSSION

_ The deposition time was

fixed at 40 min

_ The crystalline (101)

anatase peak denoted as

A(101) at 25,3°

_ The (110) rutile peak

denoted as R(110) at 27.4°

can be easily observed from

the TiOx thin film formed at 3

FO2%

_ The intensity of anatase

peaks at 3 FO2% is stronger

than rutile peaks

_ As FO2% is higher than

6%, the rutile peaks cannot

be detected

GIXRD patterns of titanium oxide films formed at: 3 FO2% and post-annealed

at RT, 350°C , 550°C , and 750°C for 2 min in air.

350°C is still an amorphous

film because of no distinct

diffraction peak

_ The mixed crystalline

anatase and rutile films are

obtained after 550°C and

750°C annealing

_ The intensity of both

anatase and rutile peaks

increases with increasing

temperature

Raman spectra of titanium oxide films formed at 3, 6, 10 and 15 FO2% and post-annealed at 750

°C for 2 min in air.

RESULTS AND DISCUSSION

_ The film at 3 FO2% shows

several anatase peaks at 396

and 639 cm−1 and rutile peaks

at 449 and 612 cm−1

_ The rutile peaks decrease

with increasing oxygen flow

ratio

_ The intensity of anatase

peak decreaseswith increasing

oxygen flow ratio due to the

reduction of film thickness

Raman spectra of titaniumoxide films at 3 FO2% and

post-annealed at RT, 350 °C , 550 °C , and 750 °C for 2 min in air.

_ The intensity of anatase

peaks at 396 and 639 cm−1

and rutile peaks at 449 and

annealing temperature from

RT to 750°C, especially for

anatase peaks

PL spectra of titanium oxide films formed at 3, 6, 10 and 15 FO2% and post-annealed at 750 °C for

2 min in air.

RESULTS AND DISCUSSION

The relationship between the

crystalline structure and PL

behaviors of titanium oxides

Laser excitation: 325 nm, at

the room temperature

_ The weak shoulder peak at

650 nm is induced from the

laser source

_ An asymmetrical wide

FWHM peak in visible region

is observed at the 3 FO2%

sample

The Gaussian fitted curve of PL spectra of the 3 FO2% film at

750 °C annealed for 2 min in air.

_ The wide peak is merged

from two different TiOx peaks

_ The curve can be fitted into

two Gaussian peaks at 486 nm

(2,55eV) and 588 nm(2,11eV)

PL spectra of titanium oxide films

at 3 FO2% and post-annealed at

RT, 350 °C , 550 °C , and 750 °C for 2 min in air.

RESULTS AND DISCUSSION

_ Luminescence shift caused

by the mixed anatase and

rutile phase

_ The intensity of PL peaks

enhancement of the crystalline

phase

_ For the as-deposited and 350

°C annealed samples, the PL

signal is very weak due to the

poor crystallinity

The oxygen flow ratios during deposition and post-annealed

temperatures result in the evolution of phase formation of the films

The XRD and Raman results indicate that the 3 FO2% film is

formed of a mixed phase of anatase and rutile, and the specimens

of 10 FO2%, and 15 FO2% are the single-phase anatase after

550–750 °C annealing

The as-deposited TiOx films and those annealed at 350 °C are all amorphous because of no distinct diffraction peak

The minimum thermal annealing temperature necessary to

stimulate the crystallization of film is between 350 °C and 550°C