引入应力的锐钛矿TiO 2 （001）薄膜制备及其结构研究
发布时间：2021-04-11 17:35
锐钛矿TiO2（001）（anatase TiO2（001）,简记为ATO）表面因其优异的催化活性受到了广泛的研究。理论计算结果表明,ATO表面应力导致的晶格畸变可能会增强该表面的催化活性。因此有必要研究应力对ATO表面结构的影响。本文利用BaTiO3（001）（简记为BTO）与ATO之间存在较大的晶格失配度,将ATO薄膜外延生长在BTO上从而引入应力,研究了存在应力情况下的ATO薄膜的结构特征。本文的内容划分如下:第一章介绍了本文的选题背景。首先,简要地介绍了二氧化钛材料的结构、性质及其应用。其次,对ATO表面结构与缺陷的研究进展进行了详细的阐述。最后,介绍了应力调控相关研究的进展,尤其是应力对锐钛矿TiO2的调控。第二章主要研究了引入应力的ATO薄膜制备。首先,综述了ATO薄膜制备的进展,并据此分析了用于在ATO中引入应力的衬底应满足的条件。其次,详细地描述了实验中生长在Nb掺杂的SrTi03（001）（简记为STO）衬底上用于引入应力的BTO薄膜以及后续生长的ATO/BTO/STO薄膜的脉冲激...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２通过ＤＦＴ－ＨＳＥ０６方法得到的⑻金红石相，（ｂ）锐钛矿相和（ｃ）板钛矿相Ｔｉ０２的能带结??构
?此外还可以看到Ｔｉ?３ｄ贡献的导带部分明显地分成了两个独立的亚能带。这??种分裂可以从晶体场理论来理解：从图１．１中晶体的表示可知，Ｔｉ０２的晶体可以??表示为Ｔｉ在中心，以０为顶点的“Ｔｉ０６”扭折八面体单元；在八面体的晶体场??中，中心Ｔｉ离子的５个未占据的３ｄ轨道主要劈裂成两个部分，一是具有ｄｘｖ和??如轨道特征的双重简并ｅｇ型轨道，二是能量更低的具有ｄｘｙ、ｄｙｚ和ｄｘｚ型轨道特??征的ｔ２ｇ型轨道。图１．４表示锐钛矿Ｔｉ〇２的分子轨道图，直观的展现了晶体场劈??裂作用下的分子轨道。??主要由０?２ｐ贡献的价带可以从另一种晶体表示方式来理解：以Ｔｉ为中心，??其对周围的０是６配位的；而以０为中心，其对周围的Ｔｉ是３配位的。０２ｐ的??能带劈裂即来自平面型“〇Ｔｉ３”单元产生的ｓｐ２杂化。０离子的？！（和ｐｙ轨道和Ｔｉ??离子形成ａ杂化态，并位于价带边稍下方的位置［６］。价带顶则是由ｐｚ型的孤对电??子ｔｉ轨道组成。金红石相与锐钛矿相以０原子为中心的“ＯＴｉ３”平面单元形状??存在差异
?此外还可以看到Ｔｉ?３ｄ贡献的导带部分明显地分成了两个独立的亚能带。这??种分裂可以从晶体场理论来理解：从图１．１中晶体的表示可知，Ｔｉ０２的晶体可以??表示为Ｔｉ在中心，以０为顶点的“Ｔｉ０６”扭折八面体单元；在八面体的晶体场??中，中心Ｔｉ离子的５个未占据的３ｄ轨道主要劈裂成两个部分，一是具有ｄｘｖ和??如轨道特征的双重简并ｅｇ型轨道，二是能量更低的具有ｄｘｙ、ｄｙｚ和ｄｘｚ型轨道特??征的ｔ２ｇ型轨道。图１．４表示锐钛矿Ｔｉ〇２的分子轨道图，直观的展现了晶体场劈??裂作用下的分子轨道。??主要由０?２ｐ贡献的价带可以从另一种晶体表示方式来理解：以Ｔｉ为中心，??其对周围的０是６配位的；而以０为中心，其对周围的Ｔｉ是３配位的。０２ｐ的??能带劈裂即来自平面型“〇Ｔｉ３”单元产生的ｓｐ２杂化。０离子的？！（和ｐｙ轨道和Ｔｉ??离子形成ａ杂化态，并位于价带边稍下方的位置［６］。价带顶则是由ｐｚ型的孤对电??子ｔｉ轨道组成。金红石相与锐钛矿相以０原子为中心的“ＯＴｉ３”平面单元形状??存在差异
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiO2光催化剂的晶面效应研究进展[J]. 陆阳. 物理化学学报. 2016(09)
[2]TiO2表面光催化基元过程（英文）[J]. 郭庆,周传耀,马志博,任泽峰,樊红军,杨学明. 物理化学学报. 2016(01)
[3]锐钛矿（001）与（101）晶面在光催化反应中的作用[J]. 王翔,李仁贵,徐倩,韩洪宪,李灿. 物理化学学报. 2013(07)
[4]X射线光电子能谱[J]. 郭沁林. 物理. 2007(05)
[5]现代X光电子能谱（XPS）分析技术[J]. 吴正龙,刘洁. 现代仪器. 2006(01)
[6]脉冲激光沉积薄膜技术研究新进展[J]. 敖育红,胡少六,龙华,徐业斌,王又青. 激光技术. 2003(05)
本文编号：3131670
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２通过ＤＦＴ－ＨＳＥ０６方法得到的⑻金红石相，（ｂ）锐钛矿相和（ｃ）板钛矿相Ｔｉ０２的能带结??构
?此外还可以看到Ｔｉ?３ｄ贡献的导带部分明显地分成了两个独立的亚能带。这??种分裂可以从晶体场理论来理解：从图１．１中晶体的表示可知，Ｔｉ０２的晶体可以??表示为Ｔｉ在中心，以０为顶点的“Ｔｉ０６”扭折八面体单元；在八面体的晶体场??中，中心Ｔｉ离子的５个未占据的３ｄ轨道主要劈裂成两个部分，一是具有ｄｘｖ和??如轨道特征的双重简并ｅｇ型轨道，二是能量更低的具有ｄｘｙ、ｄｙｚ和ｄｘｚ型轨道特??征的ｔ２ｇ型轨道。图１．４表示锐钛矿Ｔｉ〇２的分子轨道图，直观的展现了晶体场劈??裂作用下的分子轨道。??主要由０?２ｐ贡献的价带可以从另一种晶体表示方式来理解：以Ｔｉ为中心，??其对周围的０是６配位的；而以０为中心，其对周围的Ｔｉ是３配位的。０２ｐ的??能带劈裂即来自平面型“〇Ｔｉ３”单元产生的ｓｐ２杂化。０离子的？！（和ｐｙ轨道和Ｔｉ??离子形成ａ杂化态，并位于价带边稍下方的位置［６］。价带顶则是由ｐｚ型的孤对电??子ｔｉ轨道组成。金红石相与锐钛矿相以０原子为中心的“ＯＴｉ３”平面单元形状??存在差异
?此外还可以看到Ｔｉ?３ｄ贡献的导带部分明显地分成了两个独立的亚能带。这??种分裂可以从晶体场理论来理解：从图１．１中晶体的表示可知，Ｔｉ０２的晶体可以??表示为Ｔｉ在中心，以０为顶点的“Ｔｉ０６”扭折八面体单元；在八面体的晶体场??中，中心Ｔｉ离子的５个未占据的３ｄ轨道主要劈裂成两个部分，一是具有ｄｘｖ和??如轨道特征的双重简并ｅｇ型轨道，二是能量更低的具有ｄｘｙ、ｄｙｚ和ｄｘｚ型轨道特??征的ｔ２ｇ型轨道。图１．４表示锐钛矿Ｔｉ〇２的分子轨道图，直观的展现了晶体场劈??裂作用下的分子轨道。??主要由０?２ｐ贡献的价带可以从另一种晶体表示方式来理解：以Ｔｉ为中心，??其对周围的０是６配位的；而以０为中心，其对周围的Ｔｉ是３配位的。０２ｐ的??能带劈裂即来自平面型“〇Ｔｉ３”单元产生的ｓｐ２杂化。０离子的？！（和ｐｙ轨道和Ｔｉ??离子形成ａ杂化态，并位于价带边稍下方的位置［６］。价带顶则是由ｐｚ型的孤对电??子ｔｉ轨道组成。金红石相与锐钛矿相以０原子为中心的“ＯＴｉ３”平面单元形状??存在差异
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiO2光催化剂的晶面效应研究进展[J]. 陆阳. 物理化学学报. 2016(09)
[2]TiO2表面光催化基元过程（英文）[J]. 郭庆,周传耀,马志博,任泽峰,樊红军,杨学明. 物理化学学报. 2016(01)
[3]锐钛矿（001）与（101）晶面在光催化反应中的作用[J]. 王翔,李仁贵,徐倩,韩洪宪,李灿. 物理化学学报. 2013(07)
[4]X射线光电子能谱[J]. 郭沁林. 物理. 2007(05)
[5]现代X光电子能谱（XPS）分析技术[J]. 吴正龙,刘洁. 现代仪器. 2006(01)
[6]脉冲激光沉积薄膜技术研究新进展[J]. 敖育红,胡少六,龙华,徐业斌,王又青. 激光技术. 2003(05)
本文编号：3131670
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