Embed Size (px)
Citation preview
C. S. III Dr. Marius DOBROMIR
Studiul unor procese de suprafaţă şi interfaţă a sistemelormultistrat WO3/TiO2 obţinute prinmetoda pulverizării magnetron
Proprietăţi fizice şi chimice de interes pentru aplicaţii
- Rezistenţă pe termen lung la coroziune- Stabilitate chimică
- Activitate fotocatalitică în domeniul UV- Activitate bactericidă
- Nu prezintă toxicitate
Aplicaţii:
• agent pentru depoluare• material cheie pentru celule solare• fabricarea de produse cu proprietăţi de autocurăţare şi
anticondensare• suprafeţe cu proprietăţi bactericide – spitale, locuinţe.
Dioxidul de titan - TiO2
Dezavantaj: lărgimea benzii interzise (Rutil-3,0 eV; Anatas-3,2 eV) limitează fotoactivarea la radiaţii optice din domeniul UV.
Rezolvare:
• Dopare:– Metale de tranziţie (Cr, V, Fe etc.)– Pământuri rare
– Nemetale (C, S, N etc.)
• Cuplarea unui semiconductor cu banda interzisă mai largă (TiO2) cu unul cu banda interzisă mai îngustă (WO3), este folosită pentru separarea efectivă a purtătorilor de sarcină generaţi de lumină. În afară de suprafaţa redusă de recombinare ca urmare a transferului unidirecţional de sarcină, combinaţia TiO2 cu WO3 activată cu lumina vizibilă atrage după sine o extindere a fotoactivităţii spre lungimi de undă în vizibil.
Instalaţia de depunere a straturilor subțiri prin metoda pulverizării magnetron
Condiţii de depunere:
25 26 27 28 29 30 31
S1 (martor)
I (u
. a
.)
2θ θ θ θ (grade)
R(110)
S(111)
25 26 27 28 29 30 31
S(111)
R(110)
S2
S3
S4
I (u
. a
.)
2θ θ θ θ (grade)
1 min 20 sec
1h501030,54S4
40 sec1h501030,54S3
20 sec1h501030,54S2
-1h-1030,54S1
(martor)
Timp depunere WO3
Timp depunere TiO2
Puterea RF WO3
(W)
Puterea RF TiO2
(W)
Debit O2
(sccm)Debit Ar (sccm)
Set probe
Dfracţie de raze X (XRD):
RMS = 1,5 nm RMS = 0,8 nm
0.821763S4
1.118766S3
1.397813S2
1.5-7723S1 (martor)
RMS (nm)W at %O at %Ti at %Proba
Spectroscopie de fotoelectroni de raze X (XPS) şi microscopie de forţă atomică (AFM)
Evoluțiile semnalului XPS, în urma obținerii profilului de concentrație, pentru cele patru elemente chimice analizate W 4f , Ti 2p, O 1s și Si 2p.
0 2 4 6 8 10 12 14 160
5
10
15
20
25
30
O 1s
Ti 2p
Si 2p
Inte
ns
ita
te
Timp de pulverizare (min)
0 2 4 6 8 10 12 14 160
5
10
15
20
25
30
O 1s
Ti 2p
Si 2p
W 4f
Inte
ns
ita
te
Timp de pulverizare (min)
15 10 5 0 -5
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Inte
ns
ita
te
Energia de legatura (eV)
3.07 eV
EF
15 10 5 0 -5
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
Inte
ns
ita
te
Energia de legatura (eV)
EF
2.53 eV
Profile de concentraţie pentru S1 şi S4
Spectre de valenţă pentru S1 şi S4
Determinarea constantelor optice utilizând metoda elipsometrică
30 40 50 60 70 80 90
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200 ∆∆∆∆ (S1)
Ψ Ψ Ψ Ψ (S1)
∆∆∆∆ (S2)
Ψ Ψ Ψ Ψ (S2)
∆∆∆∆ (S3)
Ψ Ψ Ψ Ψ (S3)
∆∆∆∆ (S4)
Ψ Ψ Ψ Ψ (S4)
∆∆ ∆∆ s
i Ψ
Ψ
Ψ
Ψ
(g
rad
e)
Unghiul de incidenta (grade)
Pentru radiaţia optică incidentă (λ = 632,8 nm) rezultă: n = 2,86 şi k = 1,02.
Spoectroscopie UV-Vis
300 350 400 450 5000
20
40
60
80
100
S1
S2
S3
S4T (
%)
Lungimea de unda (nm)
Straturile subţiri depuse prezintă o valoare medie a transmitanţeioptice de aproximativ 85 %.
Concluzii
• au fost depuse sisteme mutistrat WO3 / TiO2 prin metoda pulverizării magnetron pe substraturi de sticlă şi siliciu.
• difractogramele XRD indică apariţia peak-ului (110) caracteristic fazei rutil.
• valoarea rugozităţii medie pătratică scade cu creşterea concentraţiei de atomi de W.
• din spectrele de valenţă au fost determinate valorile energiei benzii interzise: 3,07 eV - pentru proba martor şi este de 2,53 eV pentru probele multistrat.
Articole prezentate la manifestări ştiinţifice:
1. M. Dobromir, A. Manole, R. Apetrei, D. Luca, Characterization of RF-
sputtered ultra-thin WO3 films grown on TiO2 surface, The TechConnectWorld Conference and Expo 2013, 12-16 mai 2013, Washington, D.C., U.S.A.
2. S.A. Rebegea, A. Manole, M. Dobromir, D. Luca, WO3/TiO2 heterostructures
for enhanced photocatalytics, 16th International Conference On PlasmaPhysics And Applications, 20-25 iunie 2013, Magurele, Bucureşti, ROMANIA
