Přejít k obsahu


Effect of annealing on structure and properties of Ta–O–N films prepared by high power impulse magnetron sputtering

Citace:
ČAPEK, J., BATKOVÁ, Š., HAVIAR, S., HOUŠKA, J., ČERSTVÝ, R., ZEMAN, P. Effect of annealing on structure and properties of Ta–O–N films prepared by high power impulse magnetron sputtering. CERAMICS INTERNATIONAL, 2019, roč. 45, č. 7, s. 9454-9461. ISSN: 0272-8842
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Effect of annealing on structure and properties of Ta–O–N films prepared by high power impulse magnetron sputtering
Rok vydání: 2019
Autoři: Ing. Jiří Čapek Ph.D. , Ing. Šárka Batková , RNDr. Stanislav Haviar Ph.D. , Doc. Ing. Jiří Houška Ph.D. , Ing. Radomír Čerstvý , Doc. Ing. Petr Zeman Ph.D.
Abstrakt CZ: Vysokovýkonové pulzní magnetronové rozprašování Ta terče v různých směsích Ar + O2 + N2 bylo použito k přípravě amorfních vrstev oxynitridů tantalu (Ta–O–N) s jemně řízeným prvkovým složením v širokém rozsahu hodnot. V práci zkoumáme vliv žíhání vrstev při teplotě 900 °C ve vakuu na strukturu a vlastnosti vrstev. Ukazujeme, že optimalizace prvkového složení v kombinaci s žíháním umožňuje přípravu krystalických vrstev Ta–O–N tvořených jedinou fází TaON s monoklinickou mřížkovou strukturou, s indexem lomu 2,65 a extinkčním koeficientem 0,02 (oba při vlnové délce 550 nm), šířkou optického zakázaného pásu 2,45 eV (vhodnou pro pohlcování viditelného světla až do 505 nm), nízkou elektrickou rezistivitou o hodnotě 0,4 Ω·cm (což svědčí o zlepšeném transportu náboje v materiálu ve srovnání s amorfní vrstvou) a vhodným zarovnáním zakázaného pásu vzhledem k redoxním potenciálům pro rozklad vody. Tyto vrstvy jsou proto slibnými kandidáty pro použití jako fotokatalyzátory pro rozklad vody pomocí viditelného světla.
Abstrakt EN: High power impulse magnetron sputtering of a Ta target in various Ar + O2 + N2 gas mixtures was utilized to prepare amorphous tantalum oxynitride (Ta–O–N) films with a finely controlled elemental composition in a wide range. We investigate the effect of film annealing at 900 °C in vacuum on structure and properties of the films. We show that the finely tuned elemental composition in combination with the annealing enables the preparation of crystalline Ta–O–N films exhibiting a single TaON phase with a monoclinic lattice structure, refractive index of 2.65 and extinction coefficient of 0.02 (both at the wavelength of 550 nm), optical band gap width of 2.45 eV (suitable for visible light absorption up to 505 nm), low electrical resistivity of 0.4 Ω·cm (indicating enhanced charge transport in the material as compared to the as-deposited counterpart), and appropriate alignment of the band gap with respect to the redox potentials for water splitting. These films are therefore promising candidates for application as visible-light-driven photocatalysts for water splitting.
Klíčová slova

Zpět

Patička