使用各种氧化剂通过原子层沉积生长的 TiO2 的光学性质：吸收性质的椭圆光度分析

本研究分析了使用四（二甲基氨基）钛和氧化剂（例如 H₂O、H₂O₂、O₃ 和 O₂-等离子体）通过原子层沉积 (ALD) 生长的 TiO₂ 薄膜的光学特性。 TiO₂-H₂O 表现出黑色 TiO₂ 的 Ti³⁺ 态和氧空位特征，增强可见光-近红外光吸收。 由于表面记忆效应，这种效应随着 ALD 循环次数的增加而增加，导致生长速率下降。 相比之下，使用 H₂O₂、O₃ 和 O₂-等离子体生长的薄膜化学计量更高，缺陷更少，并且由于不存在 Ti³⁺，因此不显示可见光近红外吸收。 用H₂O沉积的TiO₂薄膜也表现出增加的表面粗糙度和疏水性，而用其他氧化剂生长的薄膜表现出更高的粗糙度但疏水性降低。 椭圆光度法和紫外可见光谱证实，用 H₂O 生长的 TiO₂ 薄膜在可见光范围内具有更高的折射率和消光系数，并且由于 Moss-Burstein 效应而导致带隙变宽。 相反，用其他氧化剂生长的薄膜显示出随着厚度的增加而减小的带隙和增加的折射率，但低于带隙的零消光系数。 中红外椭圆光度测量揭示了介电响应，凸显了氧化剂在调整 TiO₂ 薄膜的性能以用于能源和环境应用方面的关键作用。