본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Ar 가스 분위기에서 순수한 TiO₂ 박막과 Ar+N2(40 %) 혼합가스 분위기에서 N-doped TiO₂ 박막을 제작하였다. 제작된 박막은 후 열처리 온도에 따른 특성을 조사하기 위해서 400～600 ℃의 온도에서 1 h 동안 열처리 하여 순수한 TiO₂와 N-doped TiO₂ 박막의 ...
본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Ar 가스 분위기에서 순수한 TiO₂ 박막과 Ar+N2(40 %) 혼합가스 분위기에서 N-doped TiO₂ 박막을 제작하였다. 제작된 박막은 후 열처리 온도에 따른 특성을 조사하기 위해서 400～600 ℃의 온도에서 1 h 동안 열처리 하여 순수한 TiO₂와 N-doped TiO₂ 박막의 XRD, FE-SEM, XPS와 UV-VIS 특성을 분석하였다. XRD 측정 결과에서 열처리 전의 박막들은 amorphous 상태이며, 400 ℃에서 열처리 할 경우 순수한 TiO₂ 박막은 anatase 결정상이 나타났다. 그러나 N-doped TiO₂ 박막의 경우에서는 400 ℃에서 열처리 한 경우에는 amorphous 상태로 나타났으며 500 ℃이상의 온도에서 anatase (101)면의 peak가 나타났다. 모든 박막은 가시광 파장영역(400～800 nm)에서 높은 투과율을 관찰하였으며, 근자외선 파장영역(300～400 nm) 에서의 순수한 TiO₂ 박막은 열처리 후 흡수단의 edge가 미세하게 장파장(red shift) 쪽으로 이동하였고, N-doped TiO₂ 박막은 열처리 후 흡수단의 edge가 단파장(blue shift) 쪽으로 이동하는 것이 뚜렷하게 나타났다. 또한 500～600 ℃로 열처리 온도가 증가하면 N-doped TiO₂ 박막의 흡수단의 edge가 장파장(red shift) 쪽으로 이동하였다. 제작된 모든 박막의 Ti 2p의 binding energy는 전형적인 TiO₂의 Ti^(+4)의 원자가 상태로 이루어져 있는 것을 확인 할 수 있었다. 열처리 전의 N-doped TiO₂ 박막과 비교할 때, 열처리한 N-doped TiO₂ 박막의 N 1s binding energy에서 Ti-N bond peak가 사라지는 것을 관찰하였다. N-doped TiO₂ 박막의 N 1s binding energy에서 Ti-N bond (396 eV) peak는 nitrogen이 TiO₂ lattice에 성공적으로 도핑된 것으로 설명할 수 있다.
본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Ar 가스 분위기에서 순수한 TiO₂ 박막과 Ar+N2(40 %) 혼합가스 분위기에서 N-doped TiO₂ 박막을 제작하였다. 제작된 박막은 후 열처리 온도에 따른 특성을 조사하기 위해서 400～600 ℃의 온도에서 1 h 동안 열처리 하여 순수한 TiO₂와 N-doped TiO₂ 박막의 XRD, FE-SEM, XPS와 UV-VIS 특성을 분석하였다. XRD 측정 결과에서 열처리 전의 박막들은 amorphous 상태이며, 400 ℃에서 열처리 할 경우 순수한 TiO₂ 박막은 anatase 결정상이 나타났다. 그러나 N-doped TiO₂ 박막의 경우에서는 400 ℃에서 열처리 한 경우에는 amorphous 상태로 나타났으며 500 ℃이상의 온도에서 anatase (101)면의 peak가 나타났다. 모든 박막은 가시광 파장영역(400～800 nm)에서 높은 투과율을 관찰하였으며, 근자외선 파장영역(300～400 nm) 에서의 순수한 TiO₂ 박막은 열처리 후 흡수단의 edge가 미세하게 장파장(red shift) 쪽으로 이동하였고, N-doped TiO₂ 박막은 열처리 후 흡수단의 edge가 단파장(blue shift) 쪽으로 이동하는 것이 뚜렷하게 나타났다. 또한 500～600 ℃로 열처리 온도가 증가하면 N-doped TiO₂ 박막의 흡수단의 edge가 장파장(red shift) 쪽으로 이동하였다. 제작된 모든 박막의 Ti 2p의 binding energy는 전형적인 TiO₂의 Ti^(+4)의 원자가 상태로 이루어져 있는 것을 확인 할 수 있었다. 열처리 전의 N-doped TiO₂ 박막과 비교할 때, 열처리한 N-doped TiO₂ 박막의 N 1s binding energy에서 Ti-N bond peak가 사라지는 것을 관찰하였다. N-doped TiO₂ 박막의 N 1s binding energy에서 Ti-N bond (396 eV) peak는 nitrogen이 TiO₂ lattice에 성공적으로 도핑된 것으로 설명할 수 있다.
The TiO₂ thin films and N-doped TiO₂ thin films were deposited by the RF magnetron sputtering method in an Ar gas and an Ar/N2(40%) gas mixture, respectively. After annealing in 400~600 ℃ for 1 h, the properties of TiO₂ the and N-doped TiO₂ thin films were valuated by x-ray diffraction, field emissi...
The TiO₂ thin films and N-doped TiO₂ thin films were deposited by the RF magnetron sputtering method in an Ar gas and an Ar/N2(40%) gas mixture, respectively. After annealing in 400~600 ℃ for 1 h, the properties of TiO₂ the and N-doped TiO₂ thin films were valuated by x-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, x-ray photoelectron spectroscopy and UV spectrometry. The as-deposited TiO₂ thin films are amorphous, transformed into the anatase phase by calcining at 400 ℃. On the other hand, the N-doped TiO₂ thin film contains the amorphous only at 400 ℃, and N-doped TiO₂ thin film indicated the anatase (101) phase by calcining at 500 ℃. UV spectrometry found that the transmittance of all the films was high transparency in the visible range of 400-800 nm. In the TiO₂ films, the absorption edge shifted to long wavelength (red shift). In the N-doped TiO₂ films, the absorption edge shifted to short wavelength (blue shift) as annealing time increased. Also, the absorption edge of N-doped TiO₂ films shifted to short wavelength (red shift) as annealing in 500～600 ℃. The Ti 2p binding energy of all thin films is the characteristic of titanium in its normal oxidation state Ti^(+4), which is a typical state in TiO₂. XPS analysis indicated that the N 1s binding energy of the annealed N-doped TiO₂ thin film was observed to disappear at the high binding energy side of Ti-N bond peak when compared with the as-deposited samples. The Ti-N bond (396 eV) peak in the N 1s binding energy of N-doped TiO₂ thin films explained the successful incorporation of nitrogen into the TiO₂ lattice.
The TiO₂ thin films and N-doped TiO₂ thin films were deposited by the RF magnetron sputtering method in an Ar gas and an Ar/N2(40%) gas mixture, respectively. After annealing in 400~600 ℃ for 1 h, the properties of TiO₂ the and N-doped TiO₂ thin films were valuated by x-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, x-ray photoelectron spectroscopy and UV spectrometry. The as-deposited TiO₂ thin films are amorphous, transformed into the anatase phase by calcining at 400 ℃. On the other hand, the N-doped TiO₂ thin film contains the amorphous only at 400 ℃, and N-doped TiO₂ thin film indicated the anatase (101) phase by calcining at 500 ℃. UV spectrometry found that the transmittance of all the films was high transparency in the visible range of 400-800 nm. In the TiO₂ films, the absorption edge shifted to long wavelength (red shift). In the N-doped TiO₂ films, the absorption edge shifted to short wavelength (blue shift) as annealing time increased. Also, the absorption edge of N-doped TiO₂ films shifted to short wavelength (red shift) as annealing in 500～600 ℃. The Ti 2p binding energy of all thin films is the characteristic of titanium in its normal oxidation state Ti^(+4), which is a typical state in TiO₂. XPS analysis indicated that the N 1s binding energy of the annealed N-doped TiO₂ thin film was observed to disappear at the high binding energy side of Ti-N bond peak when compared with the as-deposited samples. The Ti-N bond (396 eV) peak in the N 1s binding energy of N-doped TiO₂ thin films explained the successful incorporation of nitrogen into the TiO₂ lattice.
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