สมบัติไฮโดรฟิลิกของฟิล์มบางไททาเนียมออกไซด์แบบเจือไนโตรเจนที่เคลือบด้วยวิธีรีแอคตีฟแมกนีตรอนสปัตเตอริง

Abstract

ฟิล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์เจือไนโตรเจน (N-doped TiO2) เคลือกบนกระจกสไลด์และแผ่นซิลิกอน ด้วยวิธีรีแอคตีฟดีซีแมกนีตรอนสปัตเตอริง ผลของเงื่อนไขการเคลือบ ได้แก่ อัตราการไหลแก๊สไนโตรเจนได้ถูกศึกษา โดยสมบัติของฟิล์มบางที่เคลือบได้ ได้แก่ โครงสร้างผลึก ลักษณะพื้นผิว ความหนาและค่าการส่งผ่านแสง ถูกตรวจสอบด้วย X-ray diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM) และสเปคโครโฟโตมิเตอร์ ตามลำดับ ค่าคงที่ทางแสงและแถบพลังงานของฟิล์มที่เคลือบได้คำนวณจากสเปคตรัมการส่งผ่านแสง ผลการศึกษาพบว่าระยะห่างระหว่างวัสดุรองรับกับเป้าสารเคลือบกระแสไฟฟ้า และอัตราไหลแก๊สไนโตรเจนมีผลต่อโครงสร้างและลักษณะพื้นผิวของฟิล์มที่เคลือบได้ค่าคงที่ทางแสงของฟิล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์เจือไนโตรเจนที่ความยาวคลื่นแสงเท่ากับ 550 nm พบว่า มีดัชนีหักเห (n) และสัมประสิทธิ์การดับสูญ (k) เท่ากับ 2.35-2.53 และ 0.001-0.002 ตามลำดับ สำหรับค่าแถบพลังงาน (Eg) ของฟิล์มบางไทเทเนียมไดออกไซด์เจือไนโตรเจน พบว่า มี 2 ช่วง คือ 3.15-3.20 eV (ของฟิล์มไทเนียมไดออกไซด์เฟสอนาเทส) และ 2.25 eV-2.65 (ของฟิล์มไทเทเนียมไดออกไซด์เจือไนโตรเจน) โดยฟิล์มบางไทเทเนียมออกไซด์เจือไนโตรเจนที่เคลือบได้ในงานวิจัยนี้สามารถแสดงสมบัติไฮโดรฟิลิกได้เมื่อสัมผัสแสงในช่วงตามองเห็น Nitrogen doped titanium dioxide (N-dpped TiO2) thin films were deposited on glass slides and silicon wafers by reactive DC magnetron sputtering method. The effect deposition parameter such as N2 gas flow rate has been investigated. The properties of the as-deposited thin film such as crystal structure, surface morphology, thickness and transmittance were characterized by Z-ray diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM), and spectrophotometer, respectively. Optical constant and energy band gap of the as-deposited films were evaluated from transmission spectra. The results showed that the substrate-target distace, sputtering current and N2 gas flow rate were affected on the crystal structure and surface morphology of films. The optical constants of the N-doped TiO2 thin films namely, refractive index (n) and extinction coefficient (k) at wavelength 550 nm were 2.35-2.53 and 0.001-0.002, respectively. The energy band gap (Eg) of N-doped TiO2 thin films was found in 2 ranges, 3.15-3.20 eV (Anatase phase TiO2 thin film) and 2.25 eV-2.65 eV (N-doped TiO2 thin films). The as-deposited N-doped TiO2 thin films in this work showed hydrophilic property whe expose to the visible light.