專利名稱：提高TiO的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用氣體(如Ar、He、N2、、N2+H2)射頻等離子體對TiO2納米晶進(jìn)行處理的方法，尤其是處理用于光電轉(zhuǎn)換的TiO2納米晶。
背景技術(shù)：
TiO2作為一種寬禁帶的半導(dǎo)體材料，在光電轉(zhuǎn)換、光催化和污染處理等方面有很強(qiáng)的應(yīng)用價值，是材料科學(xué)、化學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域中最活躍的研究熱點之一。
在光電轉(zhuǎn)換方面，TiO2納米晶光電池具有使用壽命長，無污染，原材料豐富且價格低廉，制作工藝簡單，有利于大規(guī)模生產(chǎn)的無可比擬的優(yōu)越性。但是TiO2納米晶光電池有兩方面的缺陷一是由于TiO2是一種寬禁帶的半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度為3.2ev，只能利用波長低于400nm的太陽光，這些太陽光能量僅占太陽光強(qiáng)的3％～5％；二是，電子——空穴對的復(fù)合制約著其光電轉(zhuǎn)換效率的進(jìn)一步提高。能否通過改性使其激發(fā)波長向長波長方向移動，并且促使電子——空穴的快速分離，對提高TiO2光電池的光電轉(zhuǎn)換效率具有十分重要的意義。常用的改性方法有對TiO2納米晶進(jìn)行貴金屬摻雜、制作復(fù)合膜等，但效果都不太顯著。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明是一種用氣體(如Ar、He、N2、N2+H2)射頻等離子體對TiO2納米晶進(jìn)行處理，來提高TiO2光電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，將納米二氧化鈦放入射頻等離子體發(fā)生裝置中，抽真空后，至少通入下列氣體之一Ar、He、N2、N2+H2，到射頻等離子體發(fā)生裝置中，調(diào)節(jié)氣體流速0.01～0.90升/分、射頻功率為50～1000W、溫度為100-550℃及處理時間為0.5～10小時，即得到所需產(chǎn)品。處理后的TiO2納米晶比未處理的TiO2納米晶具有更好的光電轉(zhuǎn)換性能，其光電轉(zhuǎn)換效率可提高30％～80％。
如上所述的方法，其特征在于在離子體發(fā)生裝置中通入單一的Ar氣。由于氬氣Ar的原子量大，對微結(jié)構(gòu)的改進(jìn)效果最明顯，其光電轉(zhuǎn)換效率可提高50％～80％。
本發(fā)明采用一種物理的方法對TiO2納米晶進(jìn)行改性——用氬氣等等離子體對TiO2納米晶進(jìn)行處理。處理后TiO2納米晶的吸收光譜發(fā)生了紅移，促進(jìn)了電子——空穴對的分離，使其光電轉(zhuǎn)換效率提高了30％～80％。本發(fā)明的另一優(yōu)點是，單純用物理方法對TiO2進(jìn)行處理，工藝簡單、成本低、無污染、方便實施有利于大規(guī)模生產(chǎn)。
本發(fā)明的工作條件為氣體流速0.01～0.90升/分鐘加熱溫度50℃～550℃射頻功率50～1000W處理時間0.5～10小時具體的實施方式及其效果實施例1加熱溫度為300℃，氬氣氣流量為0.70升/分鐘，射頻功率為70W，處理時間為10h，光電轉(zhuǎn)換效率提高83.6％。
實施例2加熱溫度為300℃，He氣流量為0.70升/分鐘，射頻功率為70W，處理時間為4h，光電轉(zhuǎn)換效率提高41.6％。
實施例3加熱溫度為100℃，N2氣氣流量為0.70升/分鐘，射頻功率為70W，處理時間為10h，光電轉(zhuǎn)換效率提高30％。
實施例4加熱溫度為300℃，He+N2氣流量為0.20升/分鐘，射頻功率為70W，處理時間為10h，光電轉(zhuǎn)換效率提高43.4％。
實施例5加熱溫度為300℃，Ar+He+N2氣流量為0.70升/分鐘，射頻功率為300W，處理時間為3h，光電轉(zhuǎn)換效率提高58.3％。
本發(fā)明采用了單一的物理方法，成本低，無污染，方便實施，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。經(jīng)過處理后大大提高了TiO2納米薄膜的光電轉(zhuǎn)換效率。
權(quán)利要求
1.一種提高TiO2光電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于將納米二氧化鈦放入射頻等離子體發(fā)生裝置中，抽真空后，通入下列氣體之一Ar、He、N2、N2+H2，到射頻等離子體發(fā)生裝置中，調(diào)節(jié)氣體流速0.01～0.90升/分、射頻功率為50～1000W、溫度為100-550℃及處理時間為0.5～10小時，即得到所需產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在離子體發(fā)生裝置中通入單一的Ar氣。
全文摘要
本發(fā)明是一種用氣體(如Ar、He、N
文檔編號H01L31/18GK1564329SQ200410012890
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者王取泉, 韓俊波, 周慧君, 于國萍, 魏正和, 周正國, 鐘家檉 申請人:武漢大學(xué)