Abstrakti
Atomic layer deposited (ALD) TiO2 thin films have a wide range of applications in photonics which are, however, limited by the chemical instability of the amorphous as-deposited TiO2. Post-deposition annealing is required for improving the performance by inducing phase transitions and oxide defects. ALD precursor traces remaining in the TiO2 film affect the thermally-induced processes but the understanding of the effect of growth temperature on precursor traces in the film as well as on the thermally-induced processes is weak. In this study 30 nm ALD TiO2 was grown on Si wafer from tetrakis(dimethylamido)titanium and water at 100–200 °C. TiO2 was subsequently annealed in vacuum at 200–500 °C. Increasing the growth temperature decreased the amount of N bearing precursor traces and thus makes the TiO2 more easily reducible. The reduction takes place simultaneously with the crystallization and formation of O1− defects. Vacuum annealing of TiO2 with less than 0.3 at% of N results in nanocrystalline rutile whereas samples with more N containing traces crystallized as microcrystalline anatase. Nanocrystalline rutile TiO2 was chemically stable and resistant to the dissolution at the grain boundaries under alkaline conditions making it a suitable material for protective photoelectrode coatings used in artificial photosynthesis.
Alkuperäiskieli | Englanti |
---|---|
Artikkeli | 118257 |
Sivumäärä | 9 |
Julkaisu | Acta Materialia |
Vuosikerta | 239 |
DOI - pysyväislinkit | |
Tila | Julkaistu - 15 lokak. 2022 |
OKM-julkaisutyyppi | A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä |
Julkaisufoorumi-taso
- Jufo-taso 3
!!ASJC Scopus subject areas
- Electronic, Optical and Magnetic Materials
- Ceramics and Composites
- Polymers and Plastics
- Metals and Alloys
Sormenjälki
Sukella tutkimusaiheisiin 'Pinhole-resistant nanocrystalline rutile TiO2 photoelectrode coatings'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.Laitteet
-
Fotoniikan materiaalit
Tukiainen, A. (Yhteyshenkilö) & Lahtonen, K. (Yhteyshenkilö)
FysiikkaLaitteistot/tilat: Facility
-
Materiaalikarakterisointi (fysiikka)
Lahtonen, K. (Yhteyshenkilö) & Tukiainen, A. (Yhteyshenkilö)
FysiikkaLaitteistot/tilat: Facility
-
MAX IV Laboratorio – FIMAX konsortio
Valden, M. (Yhteyshenkilö), Hirsimäki, M. (Yhteyshenkilö), Palmolahti, L. (Yhteyshenkilö) & Lahtonen, K. (Yhteyshenkilö)
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekuntaLaitteistot/tilat: Facility