新材料學(xué)院發(fā)現(xiàn)新型透明導(dǎo)電薄膜的結(jié)晶相態(tài)控制方案及其在光催化方面的重要應(yīng)用
? ?新材料學(xué)院2019年10月10日訊，我院潘鋒教授團(tuán)隊(duì)在研究工作中取得最新進(jìn)展。
? ?隨著平板顯示器、薄膜太陽(yáng)能電池、觸控屏等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，大規(guī)模應(yīng)用于這些領(lǐng)域的透明導(dǎo)電氧化物（簡(jiǎn)稱(chēng)TCO）薄膜材料需求量日益擴(kuò)增。目前最常用的氧化銦錫（簡(jiǎn)稱(chēng)ITO）材料主原料銦為稀有資源，供給量難以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，價(jià)格逐年攀升，對(duì)其低成本替代產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)具有重大產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)值。新型鈮摻雜二氧化鈦（簡(jiǎn)稱(chēng)NTO）基薄膜因其原材料來(lái)源廣、價(jià)格低廉、化學(xué)穩(wěn)定性?xún)?yōu)異等優(yōu)勢(shì)，從眾多新型TCO材料中脫穎而出。此外二氧化鈦具有令人矚目的光催化降解有機(jī)污染物能力，作為二氧化鈦基透明導(dǎo)電薄膜，NTO薄膜所繼承的光催化能力較純二氧化鈦薄膜更強(qiáng)，這為NTO薄膜作為防紫外自清潔涂層在車(chē)窗、建筑玻璃等領(lǐng)域提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。NTO薄膜存在金紅石與銳鈦礦兩種主要的結(jié)晶相態(tài)，薄膜中的結(jié)晶相態(tài)與比例構(gòu)成對(duì)薄膜最終的光學(xué)、電學(xué)性能有重要影響。因此，對(duì)NTO薄膜結(jié)晶相態(tài)控制機(jī)理的探索具有重要意義，基于此人們有望進(jìn)一步提高NTO薄膜光電性能，推動(dòng)NTO薄膜產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。
? ? 北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團(tuán)隊(duì)研究并發(fā)現(xiàn)了NTO薄膜在薄膜磁控濺射沉積生長(zhǎng)、退火結(jié)晶過(guò)程中存在的規(guī)律，使用雙束離子切割（FIB）制樣，透射電子顯微鏡鏡（TEM）進(jìn)行觀(guān)察表征的方式確認(rèn)了濺射功率在控制薄膜結(jié)晶相態(tài)過(guò)程中的作用，并依據(jù)這一機(jī)理，在玻璃基板上通過(guò)設(shè)計(jì)引入銳鈦礦相種子層的方式成功拓寬了高導(dǎo)電性純銳鈦礦相NTO薄膜的生長(zhǎng)工藝窗口。此外，通過(guò)對(duì)純金紅石相、純銳鈦礦相與金紅石-銳鈦礦混相NTO薄膜與純二氧化鈦薄膜光催化降解有機(jī)污染物羅丹明B的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電性相對(duì)較低的混相薄膜催化能力最強(qiáng)這一現(xiàn)象，并通過(guò)對(duì)催化過(guò)程進(jìn)行的理論計(jì)算以及薄膜性能的各項(xiàng)表征，得到了NTO薄膜在光催化降解有機(jī)污染物過(guò)程中的催化機(jī)理，成功解釋了這一現(xiàn)象，對(duì)NTO薄膜在自清潔玻璃方面的應(yīng)用提供了實(shí)驗(yàn)與理論依據(jù)。上述研究成果發(fā)表于期刊Catalysis Science & Technology（IF=5.726）上。
圖1 金紅石-銳鈦礦混相異質(zhì)結(jié)作用增強(qiáng)NTO薄膜光催化降解有機(jī)污染物能力
? ?本工作由新材料學(xué)院潘鋒教授、梁軍副研究員指導(dǎo)新材料學(xué)院碩士生閔煜鑫完成，以上工作得到了深圳市重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目（JSGG20141118144410953），廣東省前沿與關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)（2015B090927003），深圳市科技計(jì)劃項(xiàng)目（ JCYJ20150331101121646）以及孔雀技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（KQJSCX20180323174713505）的資助支持。
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