Радіяційна модифікація власної дефектної структури плівок ТіО₂ з наночастинками шляхетних металів

Abstract

Методою золь—ґель-синтези одержано тонкі нанокристалічні плівки ТіO₂, TiO₂/Ag та TiO₂/Au, які опромінювалися йонами Ті⁺ (Еi = 140 кеВ з флюенсами 1⋅10¹²—5⋅10¹⁴ йон/см2 ). Методою спектральної еліпсометрії одержано спектральну залежність оптичної провідности σ(Е) плівок. Залежно від складу плівок нанокомпозитів спектер оптичної провідности σ(Е) має різний характер, обумовлений вбиранням світла за рахунок наявности власних дефектів структури: кисневих вакансій (F²⁺-, F- і F⁺-центрів), йонів Ті³⁺ та міжвузлових атомів Ті. Спектри фотолюмінесценції плівок ТіO₂, TiO₂/Ag, TiO₂/Au мають декілька компонент, пов’язаних з різними центрами випромінення, відносна інтенсивність яких змінюється залежно від дози опромінення. Фотокаталітична активність плівок до та після йонного опромінення визначалася з розкладу барвника родаміну Б. Перебудова електронного спектру в таких тонких плівках за рахунок власних дефектів структури анатазу може сприяти фотокаталітичній активності під дією УФ і видимого діяпазонів спектру.

Thin nanocrystalline ТіO₂, TiO₂/Ag and TiO₂/Au films are fabricated, using the sol—gel synthesis method. Optical conductivity, σ(Е), is determined, using the spectral ellipsometry method. Depending on the makeup of the nanocomposite, optical conductivity σ(Е) differs characteristically due to light absorption caused by the presence of the structure intrinsic defects: oxygen vacancies (F²⁺-, F-and F⁺-centres), Ti³⁺ ions, and interstitial Ti atoms. The photoluminescence spectra of ТіO₂, TiO₂/Ag and TiO₂/Au films have several components, which correspond to different emission centres. The intensity of photoluminescence spectra depends on irradiation doses. The photocatalytic activity of films is determined by the Rhodamine B organic die degradation.Rearrangement of the electronic spectrum caused by the aforementioned defects of anatase structure in such thin films can promote the photocatalytic activity in the UV and visible spectral ranges.

Методом золь—гель-синтеза были получены тонкие нанокристаллические плёнки ТіO₂, TiO₂/Ag, TiO₂/Au, которые облучались ионами Ti⁺ (Еi = 140 кэВ с флюенсом 10¹²—5⋅10¹⁴ ион/см2 ). Методом спектральной эллипсометрии изучена оптическая проводимость σ(Е) плёнок. В зависимости от состава нанокомпозитов оптическая проводимость σ(Е) имеет разный характер, обусловленный поглощением света за счёт наличия собственных дефектов структуры: кислородных вакансий (F²⁺-, F- і F⁺-центров), ионов Ti³⁺ и междоузельных атомов Ti. Спектры фотолюминесценции плёнок TiO₂, TiO₂/Ag, TiO₂/Au имеют несколько компонент, связанных с разными центрами излучения, относительная интенсивность которых изменяется в зависимости от дозы облучения. Фотокаталитическая активность плёнок до и после ионного облучения определялась по разложению красителя родамина Б. Перестройка электронного спектра в таких тонких плёнках за счёт собственных дефектов структуры анатаза может способствовать изменению фотокаталитической активности плёнок в УФ и видимом диапазонах спектра.