Investigation of structural, optical and electrical properties of (Ti,Nb)Ox thin films deposited by high energy reactive magnetron sputtering

Abstract

In this work the results of investigations of the titanium-niobium oxides thin films have been reported. The thin films were manufactured with the aid of a modified reactive magnetron sputtering process. The aim of the research was the analysis of structural, optical and electrical properties of the deposited thin films. Additionally, the influence of post-process annealing on the properties of studied coatings has been presented. The as-deposited coatings were amorphous, while annealing at 873 K caused a structural change to the mixture of TiO 2 anatase-rutile phases. The prepared thin films exhibited good transparency with transmission level of ca. 50 % and low resistivity varying from 2 Ωcm to 5·10 −2 Ωcm, depending on the time and temperature of annealing. What is worth to emphasize, the sign of Seebeck coefficient changed after the annealing process from the electron to hole type electrical conduction.

Reduced Work Function in Anatase ⟨101⟩ TiO2 Films Self-Doped by O-Vacancy-Dependent Ti3+ Bonds Controlling the Photocatalytic Dye Degradation Performance

“…However, since there is no Ti 2 O 3 phase evident in the XRD and Raman spectroscopy data, the identified Ti 3+ oxidation states are plausible to originate from the formation of oxygen vacancies as the defect states in the TiO 2 thin-film network. − The deconvolution of the Ti 2p spectra was performed considering all of those associated peaks, as depicted in Figure (a–c). The Ti 3+ to Ti 4+ ratio was estimated from the deconvoluted aerial ratio in the Ti-2p 3/2 spectra.…”

Efeito do teor de nióbio na molhabilidade de filmes TiO2:Nb

“…Portanto, filmes de TiO 2 :Nb, obtidos por oxidação de filmes de Ti-Nb metálico, apresentaram menor rugosidade (na ordem de nanômetros) e valores de ângulo de contato um pouco maiores do que em filmes de TiO 2 puros, quando ativados por luz UV. Essa pequena diminuição da hidrofilicidade dos filmes TiO 2 :Nb, em relação ao TiO 2 puro pode estar relacionado a dois fatores: 1) menor rugosidade superficial; e 2) mudança na energia de superfície dos filmes de TiO 2 :Nb devido à injeção de elétrons, pelo nióbio, da camada de valência para a camada de condução, como relatado na seção de introdução deste trabalho [7].…”

“…Além disso, os átomos de Ti são dispostos na rede cristalina do TiO 2 como íons de Ti 4+ enquanto que o nióbio (substitucional) entra na rede cristalina como íon Nb 5+ . Dessa forma, cada átomo de Nb, em solução sólida, fornece um elétron adicional, o qual é injetado na banda de condução da rede cristalina, podendo alterar significativamente as propriedades físico-químicas dos filmes TiO 2 :Nb [7]. A dopagem com Nb modifica o desempenho fotocatalítico de filmes TiO 2 :Nb, aumenta a condutividade elétrica e pode aumentar a absorção de luz na faixa do visível.…”

Influence of Nd dopant amount on microstructure and photoluminescence of TiO2:Nd thin films

“…However, doping with various materials can significantly affect its optical properties [48][49][50]. Therefore, the optical properties of the TiO 2 :Nd thin films were determined using UV-VIS optical spectroscopy.…”