使用各種氧化劑透過原子層沉積生長的 TiO2 的光學性質：吸收性質的橢圓光度分析

本研究分析了使用四（二甲基氨基）鈦和氧化劑（例如 H₂O、H₂O₂、O₃ 和 O₂-等離子體）通過原子層沉積的 (ALD) 光學特性 的原子特性分析。 TiO₂-H₂O 表現出黑色 TiO₂ 的 Ti³⁺ 態和氧空位特徵，增強可見光-近紅外光吸收。 由於表面記憶效應，這種效應隨著 ALD 循環次數的增加而增加，導致生長速率下降。 相較之下，使用 H₂O₂、O₃ 和 O₂-等離子體生長的薄膜化學計量更高，缺陷較少，且由於不存在 Ti³⁺，因此不顯示可見光近紅外吸收。 以H₂O沉積的TiO₂薄膜也表現出增加的表面粗糙度和疏水性，而其他氧化劑生長的薄膜則表現出更高的粗糙度但疏水性降低。 橢圓光度法和紫外線可見光光譜證實，以 H₂O 生長的 TiO₂ 薄膜在可見光範圍內具有更高的折射率和消光係數，並且由於 Moss-Burstein 效應而導致帶隙變寬。 相反，用其他氧化劑生長的薄膜顯示出隨著厚度的增加而減少的帶隙和增加的折射率，但低於帶隙的零消光係數。 中紅外線橢圓光度測量揭示了介電響應，凸顯了氧化劑在調整 TiO₂ 薄膜的性能以用於能源和環境應用方面的關鍵作用。