新材料學院發(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
? ?新材料學院2019年10月10日訊，我院潘鋒教授團隊在研究工作中取得最新進展。
? ?隨著平板顯示器、薄膜太陽能電池、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（簡稱TCO）薄膜材料需求量日益擴增。目前最常用的氧化銦錫（簡稱ITO）材料主原料銦為稀有資源，供給量難以滿足市場需求，價格逐年攀升，對其低成本替代產(chǎn)品的研究與開發(fā)具有重大產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價值。新型鈮摻雜二氧化鈦（簡稱NTO）基薄膜因其原材料來源廣、價格低廉、化學穩(wěn)定性優(yōu)異等優(yōu)勢，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，這為NTO薄膜作為防紫外自清潔涂層在車窗、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)成對薄膜最終的光學、電學性能有重要影響。因此，對NTO薄膜結(jié)晶相態(tài)控制機理的探索具有重要意義，基于此人們有望進一步提高NTO薄膜光電性能，推動NTO薄膜產(chǎn)業(yè)化進展。
? ? 北京大學深圳研究生院新材料學院潘鋒教授團隊研究并發(fā)現(xiàn)了NTO薄膜在薄膜磁控濺射沉積生長、退火結(jié)晶過程中存在的規(guī)律，使用雙束離子切割（FIB）制樣，透射電子顯微鏡鏡（TEM）進行觀察表征的方式確認了濺射功率在控制薄膜結(jié)晶相態(tài)過程中的作用，并依據(jù)這一機理，在玻璃基板上通過設(shè)計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薄膜的生長工藝窗口。此外，通過對純金紅石相、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污染物羅丹明B的對比實驗，發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電性相對較低的混相薄膜催化能力最強這一現(xiàn)象，并通過對催化過程進行的理論計算以及薄膜性能的各項表征，得到了NTO薄膜在光催化降解有機污染物過程中的催化機理，成功解釋了這一現(xiàn)象，對NTO薄膜在自清潔玻璃方面的應(yīng)用提供了實驗與理論依據(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NTO薄膜光催化降解有機污染物能力
? ?本工作由新材料學院潘鋒教授、梁軍副研究員指導(dǎo)新材料學院碩士生閔煜鑫完成，以上工作得到了深圳市重點技術(shù)攻關(guān)項目（JSGG20141118144410953），廣東省前沿與關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新專項（2015B090927003），深圳市科技計劃項目（ JCYJ20150331101121646）以及孔雀技術(shù)創(chuàng)新項目（KQJSCX20180323174713505）的資助支持。
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