钛酸锶的光致发光和光催化研究及硅纳米柱制备探索

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本论文主要包括三方面的工作,钛酸锶(SrTiO3,以下简称STO)的光致发光,STO的光催化性能,以及硅纳米点阵在HF酸电化学腐蚀形成Si纳米柱阵列中所起的引导作用。第一部分通过离子束溅射和HF酸腐蚀的方法对STO晶片的光致发光进行改性,同时利用两者结合提高其发光强度。我们在真空系统中采用能量为1.5KeV和束流密度为1000μA·cm-2的Ar+离子束对STO晶片进行轰击,通过改变溅射时间来调节离子束溅射剂量,然后测量不同溅射剂量下STO的室温光致发光PL谱。实现结果表明,随着溅射剂量的增加,其发光强度先增加,在达到饱和强度后开始减弱。我们采用HF酸溶液(浓度HF:H2O=5%:95%)对STO进行腐蚀,开始时其PL强度迅速增强,腐蚀时间大约在100s时,PL强度渐趋饱和,其强度大概是STO晶片原始强度的7.2倍。腐蚀30s后STO晶片的表面形貌(由原子力显微镜AFM测得)结果显示HF腐蚀在表面形成了几十到几百纳米孔状结构。最后我们用Ar+离子溅射和HF腐蚀相结合的办法提高其PL强度。首先把晶片溅射15分钟,然后在HF溶液中浸泡3min,最终PL强度增强为原始样品的17.5倍。第二部分工作是利用离子束溅射和HF腐蚀的办法提高STO在紫外和紫外-可见光下的光催化能力。我们仍然采用能量为1.5KeV和束流密度为1000μA·cm-2的Ar+离子束对STO晶片进行轰击,通过改变溅射时间来调节离子束溅射剂量,我们分别采用紫外灯和紫外灯加可见光源作为光催化光源,研究STO的光催化降解亚甲基蓝的能力。实验结果表明,随着溅射剂量的增加,其紫外光催化能力先增强后减弱,溅射~7分钟时,其光催化能力最强。我们还发现经过离子束溅射7分钟的STO晶片在紫外-可见光下的催化能力明显高于紫外光催化能力,而单独可见光辐照并不产生光催化效果。我们采用HF酸溶液(浓度HF:H2O=5%:95%)对STO进行腐蚀发现也可有效增强其催化能力,腐蚀时间大约在100s时,催化能力不再增强。最后,我们用Ar+离子束溅射结合HF酸腐蚀方法进一步提高STO的光催化能力。最后一部分工作是对Ar+离子束溅射致硅纳米点结构在HF酸腐蚀制备硅纳米柱阵列中所起的引导作用的研究研究,我们将硅片放在HF酸中并加脉冲偏压进行电化学腐蚀,通过改变腐蚀电流、腐蚀时间、腐蚀液浓度,以期在硅表面生成硅纳米柱阵列,并获得了初步结果。
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