半导体氧化物TiO2作为一种来源广泛，化学性能稳定，对生物无毒等优点的材料被应用到纳米薄膜技术中来，引起了国内外研究者的广泛兴趣。TiO2是一种宽禁带半导体化合物，其禁带宽度约为3.2eV（锐钛矿），只有在波长较短的紫外光激发下才能表现出对光吸收的活性，改变TiO2的禁带宽度使吸收光谱向可见光扩展可以提高太阳能利用率。掺杂是一种能够降低TiO2禁带宽度非常有效的方法，Ti O2掺杂目前主要有两种方法：金属元素掺杂和非金属元素掺杂。本文利用高真空离子束辅助电子枪蒸发沉积法制备了非金属N元素掺杂的TiO2薄膜。
　　 本文首先利用Langmuir单探针探究等离子体辅助实验装置反应室内不同测量孔等离子体密度的轴向分布特性及等离子体密度随着气压等的变化特性，从而寻找出更佳的沉积薄膜的工艺，结果表明：靠近离子源源口中心位置的等离子体密度高，远离中心位置的等离子体密度相应偏低，在外孔离子密度最大，可达到3.8×109/cm3，而在中孔和里孔的离子密度明显偏低，且外孔和中孔密度变化大而里孔密度变化比较缓慢。由此可知里孔区域离子密度分布均匀性好，适合于蒸镀薄膜。此外，在反应室的同一个位置，等离子体密度随着气压的增大而增大。而等离子体密度在沿轴向位置的变化方面，则随着距离离子源轴向位置的增大而密度变小。
　　 利用传统的高真空技术，结合产生高密度的等离子体源的ICP和电子束磁偏转技术，在玻璃衬底上制备出了纯TiO2薄膜和N掺杂TiO2薄膜。在蒸镀薄膜时，改变工艺参数，如电子束电流、气体流量等，并对薄膜进行退火处理。通过对薄膜进行XRD、AFM、UV-Vis、FT-IR等测试表明：
　　 1.AFM分析可知，随着衬底温度的升高，薄膜颗粒的直径和高度明显增加，但颗粒之间的聚集度较弱，同时薄膜的平均粗糙度也单调增加，从100℃时的62.81nm 增加到200℃时的175.44nm；对薄膜样品进行退火处理，可以使薄膜纳米颗粒晶化，而且随着退火温度的升高（300℃～500℃），晶粒尺寸越大，晶化也越完全。
　　 2.XRD分析N掺杂TiO2薄膜可知，在衬底温度为100℃～200℃时，薄膜没有衍射峰出现，Ti O2呈非晶态；通过对薄膜样品的退火处理，可以使TiO2纳米颗粒向锐钛矿相转变，并且随着退火温度的升高（300℃～500℃），薄膜晶型发育越完全，结晶程度越完好，由非晶转变为锐钛矿相，呈A（101）晶面择优取向。
　　 3.FT-IR分析可知，在1581cm-1处的吸收峰，是由N=0的伸缩振动引起的，而且随着退火温度的升高强度略有增加；随着热处理温度的升高，Ti-0和Ti-0-Ti基团的振动峰向低波数方向移动，从未经热处理的833cm-1减少到500℃热处理后的821cm-1。红外光谱图中分析显示锐钛矿中的Ti-0键振动峰随温度的升高有红移的现象产生。
　　 4.UV-Vis分析纳米N掺杂TiO2薄膜可知，少量的N掺杂减小了TiO2的禁带宽度，并且随着退火温度的升高，禁带宽度逐渐减小，从3.2eV减小到3.02eV，需要激发价带电子跃迁到导带即吸收的光子能量减小，边缘波长显示了红移。