GaN/TiO_(2-x)异质结的制备以及氮化温度对其光电化学性能的影响

采用溶胶凝胶法,以硝酸镓为镓源、二氧化钛纳米粉末为钛源,制备出Ga_2O_3/TiO_2粉末材料。将样品置于不同温度下氮化,得到GaN/TiO_(2-x)粉末。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、荧光分光光度计(PL)、表面光电压谱仪(SPV)、电化学工作站等对样品进行表征和性能测试,研究了氮化温度对样品的物相组成、微观形貌以及光电性能的影响。结果表明,氮化温度越高,Ga_2O_3被氮化的程度越高,GaN的结晶度越好。700℃下氮化时,TiO_2保持原有状态,不发生相变和还原反应;当氮化温度达到750℃时,样品中的TiO_2开始逐渐被还原为TiO_(2-x),且随着温度的升高,二氧化钛被还原的程度增大,TiO_(2-x)量增多;从800℃开始,样品中几乎不含TiO_2.紫外-可见光吸收数据显示,700℃氮化的样品吸收范围最大,900℃氮化的样品带隙最窄,而吸光度则大致随着氮化温度的升高而增大。电化学测试结果表明,850℃氮化的样品导电性最好,载流子浓度最高,且分离效率高,在-0.8 V(vs.Ag/AgCl)偏压条件下,850℃和800℃氮化的样品瞬态光电流密度最高。