TiO2 박막에서 산소 결함과 Ti3+ 상태의 형성과 공기 플라즈마 처리를 통한 광학적 특성 향상

우리는 단순한 공기 플라즈마 처리가 티타늄 산화물(TiO2) 필름의 광흡수율과 흡수 영역을 향상시킬 수 있다는 것을 처음으로 보고합니다. 적당히 도핑된 Fe 및 Co를 가진 TiO2 박막은 공기 플라즈마 처리 후 앞서 언급한 광학적 특성이 유의하게 향상됩니다. 적당한 도핑은 전하 트랩 중심의 형성을 촉진하거나 전하 재결합 중심의 형성을 피하는 데 기여할 수 있습니다. Ti(3+), Ti(4+), O(2-), 산소 결함, OH 그룹 및 광학적 특성의 변화를 X선 광자 분광법(XPS) 및 UV-Vis 분광법을 사용하여 연구했습니다. 공기 플라즈마 처리는 TiO2 필름의 밴드 갭에서 Ti(3+) 및 산소 결함의 형성으로 밝혀진 바와 같이 광흡수율 및 광흡수 영역을 증가시켰습니다. 샘플은 0초에서 60초의 다양한 처리 시간으로 플라즈마에서 처리되었습니다. 처리 시간이 증가함에 따라 Fe 및 Co 도핑된 TiO2 필름에서 Ti(3+) 및 산소 결함이 증가하여 흡수율이 증가했지만, Fe 도핑된 TiO2 필름에서는 광흡수 영역의 증가/적색 이동(3.22 eV에서 3.00 eV로)이 관찰된 반면, Co 도핑된 TiO2 필름에서는 Burstein Moss 이동으로 인한 청색 이동(3.36 eV에서 3.62 eV로)이 나타났습니다.