Growth and characterization of new transparent conductive oxides single crystals beta-Ga2O(3): Sn

Tin oxide doped beta-Ga2O3 single crystals are recognized as transparent conductive oxides (TCOs) materials. They have a larger band gap (4.8 eV) than any other TCOs, thus can be transparent in UV region. This property shows that they have the potential to make the optoelectronic device used in even shorter wavelength than usual TCOs. beta-Ga2O3 single crystals doped with different Sn4+ concentrations were grown by the floating zone technique. Their optical properties and electrical conductivities were systematically studied. It has been found that their conductivities and optical properties were influenced by the Sn4+ concentrations and annealing. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Investigation on microstructure and optical properties of titanium dioxide coatings annealed at various temperature

TiO2 coatings were prepared on fused silica with conventional electron beam evaporation deposition. After TiO2 thin films were annealed at different temperatures for 4 h, several properties were investigated by X-ray diffraction (XRD), spectrometer.. photoelectron spectroscopy (XPS) and AFM. It was found that with the annealing temperature increasing, the transmittance of TiO2 coatings decreased, and the cutoff wavelength shifted to long wavelength in near ultraviolet band. Especially, when coatings were annealed at high temperature, the optical loss is very serious, which can be attributed to the scattering and the absorption of TiO2 coatings. XRD patterns revealed that only anatase phase was observed in TiO2 coatings regardless of the different annealing temperatures. XPS results indicated that the fine chemical shift of TiO2 2p(1/2) should be attributed to existence of oxygen vacancies around Ti+4 ion. The investigation on surface morphology by AFM showed that the RMS of titania thin films gradually increases from less than 0.40 nm to 5.03 nm and it should be ascribed to the growth of titanium dioxide grain size with the increase of annealing temperature. (C) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Influence of deposition conditions on the microstructure of oxides thin films

Thin films of ZrO2, HfO2 and TiO2 were deposited on kinds of substrates by electron beam evaporation (EB), ion assisted deposition (IAD) and dual ion beam sputtering (DIBS). Then some of them were annealed at different temperatures. X-ray diffraction (XRD) was applied to determine the crystalline phase and the grain size of these films, and the results revealed that their microstructures strongly depended on the deposition conditions such as substrate, deposition temperature, deposition method and annealing temperature. Theory of crystal growth and migratory diffusion were applied to explain the difference of crystalline structures between these thin films deposited and treated under various conditions. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Hole-Phonon Relaxation and Photocatalytic Properties of Titanium Dioxide and Zinc Oxide: First-Principles Approach

First-principles calculations for the temporal characteristics of hole-phonon relaxation in the valence band of titanium dioxide and zinc oxide have been performed. A first-principles method for the calculations of the quasistationary distribution function of holes has been developed. The results show that the quasistationary distribution of the holes in TiO2 extends to an energy level approximately 1eV below the top of the valence band. This conclusion in turn helps to elucidate the origin of the spectral dependence of the photocatalytic activity of TiO2. Analysis of the analogous data for ZnO shows that in this material spectral dependence of photocatalytic activity in the oxidative reactions is unlikely.

Síntese e caracterização de TiO2 puro e modificado para aplicações ambientais

Fotocatalisadores baseados em nanopartículas de dióxido de titânio modificados fornecem soluções em potencial para a mineralização de poluentes orgânicos em meio aquoso. Agentes modificadores têm sido amplamente investigados com o objetivo de promover a fotoativação pela luz visível. Foram estudadas a nível fundamental até aqui, as modificações estruturais, texturais e óticas causadas pela introdução de silício e nitrogênio na rede da titânia. Titânias puras (TiO2) e modificadas nanoestruturadas, particularmente titânias modificadas com silício (TiO2-SiO2), com razões atômicas Si/Ti de 0,1, 0,2 e 0,3 foram sintetizadas pelo método sol-gel a partir da hidrólise ácida de isopropóxido de titânio(IV) e tetraetoxisilano. As metodolo-gias sintéticas desenvolvidas tentaram aderir aos princípios da Química Verde, dispensando o uso de atmosfera inerte e temperatura e pressão elevadas, o que foi alcançado utilizando-se, principalmente, a agitação ultrassônica. Titânias modificadas com silício e dopadas com ni-trogênio (TiO2-SiO2-N) foram obtidas a partir do pré-tratamento de TiO2-SiO2 a 500 C ao ar e então submetidas ao fluxo de amônia (NH3) a 600 C por 1-3 h e, após resfriamento, foram recozidas a 400 C ao ar. Amostras distintas foram caracterizadas, na forma de pó seco e após calcinação entre 400600 C, por difração de raios X, adsorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de refletância difusa no UV-Visível. As titânias pu-ras, obtidas principalmente variando-se a razão de hidrólise, foram cristalizadas na forma de anatásio como fase predominante até 600 C, além de traços de brookita presente até 500 C. O rutilo foi identificado a partir de 600 C como fase minoritária, embora apresentando tama-nhos de cristal significativamente maiores que os estimados para o cristal de anatásio. As titâ-nias modificadas com até 20% de silício apresentaram notável estabilidade térmica, evidenci-ada pela presença exclusiva de anatásio até 900 C. Foi também observado o aparecimento de macroporos com diâmetro médio em torno de 55 nm após calcinação a 400 C, diferentemente do que se observou nas amostras em geral. A introdução de baixo teor de silício assegurou às titânias calcinadas valores elevados de área específica, atribuído ao efeito de contenção acentuada na taxa de crescimento do cristal. As titânias modificadas com silício e as titânias puras obtidas com taxa de hidrólise 25:1 para a razão H2O : Ti apresentaram mesoporos com diâmetros médios de mesma dimensão do cristal. As titânias modificadas com silício e dopa-das com nitrogênio apresentaram absorção na região visível entre 400-480 nm, com discreta redução da energia de band gap para as transições eletrônicas consideradas. Titânias calcina-das a 300−400 C apresentaram desempenho fotocatalítico semelhante ao TiO2 P25 da De-gussa sob irradiação UV, na degradação do azo corante Reactive Yellow 145 em soluções a-quosas em pH 5 a 20 1C