氧化鎳薄膜制備及其物理性質(zhì)研究.pdf

1、氧化鎳（NiO）具有立方晶體結(jié)構(gòu)，是一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，室溫下禁帶寬度3.6～4.0 eV，在氣敏和電致變色等方面有著重要的應(yīng)用。近年來(lái)，NiO的光催化特性研究也逐漸引起人們的關(guān)注。本論文重點(diǎn)研究了反應(yīng)磁控濺射沉積NiO薄膜的生長(zhǎng)行為，探討了沉積氣壓、生長(zhǎng)溫度、基片等參數(shù)對(duì)NiO薄膜生長(zhǎng)行為和光電性能的影響。在此基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了金屬Ag膜被濺射沉積NiO反常氧化現(xiàn)象，進(jìn)而分析了這種Ag2O的光催化特性及其物理機(jī)制。本論文的主要研究結(jié)果如

2、下：
　　在反應(yīng)磁控濺射沉積NiO薄膜過(guò)程中，沉積氣壓影響著NiO薄膜的織構(gòu)取向。在400℃下，5 Pa下沉積的NiO薄膜以(100)為主；隨著沉積氣壓降低，逐漸轉(zhuǎn)向(111)方向擇優(yōu)生長(zhǎng)。NiO薄膜的透射率也隨著沉積氣壓的減小而逐漸降低，電阻率逐漸減小，導(dǎo)電性增加。生長(zhǎng)溫度是影響NiO薄膜生長(zhǎng)和結(jié)晶質(zhì)量的重要因素。在沉積氣壓為1.0 Pa的條件下，室溫生長(zhǎng)的 NiO薄膜為(100)擇優(yōu)生長(zhǎng)；隨著生長(zhǎng)溫度的增加，(111)取向的晶

3、粒逐漸增加；當(dāng)生長(zhǎng)溫度達(dá)到700℃時(shí)，出現(xiàn)了(110)擇優(yōu)生長(zhǎng)的現(xiàn)象，可能與NiO的立方與菱方相變有關(guān)。隨著生長(zhǎng)溫度的增加，NiO薄膜的透射率增加，電阻率增大，缺陷減少。利用反應(yīng)磁控濺射方法，可以在MgO單晶基片上生長(zhǎng)出高度外延的NiO單晶薄膜。單晶NiO薄膜具有優(yōu)異的光學(xué)特性，并觀測(cè)到了帶隙光致熒光。
　　通過(guò)在金屬Ag膜上反應(yīng)濺射沉積NiO，發(fā)現(xiàn)了金屬Ag膜的反常氧化現(xiàn)象。在特定的實(shí)驗(yàn)條件下，Ag膜的氧化速率約為60 nm/m

4、in。分析結(jié)果顯示，金屬Ag膜的氧化是從表面開(kāi)始逐層向下進(jìn)行的，而且沒(méi)有NiO膜形成。金屬Ag膜首先被氧化成六方結(jié)構(gòu)的亞穩(wěn)相h-Ag2O薄膜，進(jìn)一步沉積NiO將導(dǎo)致h-Ag2O向c-Ag2O轉(zhuǎn)變，最終形成納米纖維狀c-Ag2O膜。利用Ag膜反常氧化制備的c-Ag2O具有優(yōu)異的光催化活性。定量分析表明，在紫外光照射下，Ag2O膜對(duì) MB分子的光降解速率是 c-TiO2膜的2.8~4.7倍；在模擬太陽(yáng)光照射下，Ag2O膜對(duì)MB分子的光降解速