Journal of the Korean Vacuum Society (한국진공학회지)

The Korean Vacuum Society (한국진공학회)
권호 표지

Synthesis and Characterization of Transition Metal Doped $TiO_2$ Thin Films: $Fe_xTi_{1-x}O_2$

전이금속이 도핑된 $TiO_2$ 박막의 제조와 특성 규명: $Fe_xTi_{1-x}O_2$

  • Published : 2002.12.01
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Abstract

$Fe_xTi_{l-x}O_2$ films (x=0.07 and 0.16) were grown by oxygen-plasma-assisted molecular beam epitaxy on rutile $TiO_2$(110). The same growth conditions were applied for both films in order to determine surface characteristics of grown films as a function of Fe composition. The films were characterized by several surface analysis techniques. The oxidation states of Ti and Fe in $Fe_xTi_{l-x}O_2$ films were found to be +4 and a mixture of +2 and +3, respectively. More $Fe^{3+}$ species exist in higher Fe doped film of $Fe_{0.16}Ti_{0.84}O_2$. The morphology of $Fe_{0.07}Ti_{0.93}O_2$ film shows tall rectangular and cylinderical islands growth on flat substrate-like surface. On the other hand, $Fe_{0.16}Ti_{0.84}O_2$ film consists of round shaped small islands showing somewhat rougher surface compared to the surface of $Fe_{0.16}Ti_{0.84}O_2$ film.

결정성이 좋을 것으로 기대되는 Fe이 도핑된 $Fe_{x}Ti_{l-x}O_2$박막 (x=0.07과 0.16)을 rutile $TiO_2$(110) 기판위에 산소 플라즈마 적층 성장 방법으로 성장시켰다. 도핑되는 Fe의 함량에 따른 표면 특성을 규명하기 위하여 박막 성장은 같은 조건에서 이루어졌다. 여러 가지의 표면분석법을 이용하여 성장된 박막의 표면 특성을 규명하였다. $Fe_{x}Ti_{l-x}O_2$박막에 존재하는 Ti의 산화상태는 +4 이었고 Fe의 경우는 +2와 +3의 산화상태가 섞여있었으며 Fe의 함량이 높은 $Fe_{0.16}Ti_{0.84}O_2$박막에서 $Fe^{3+}$ 이온의 함량이 더 높은 것으로 나타났다. $Fe_{0.07}Ti_{0.93}O_2$박막은 기판과 유사한 평탄한 표면에 막대형과 원통형의 높은 island 형태로 성장되었다. $Fe_{0.16}Ti_{0.84}O_2$박막은 $Fe_{0.07}Ti_{0.93}O_2$ 박막보다는 평탄하지만 적은 island들이 뭉쳐있는 다소 거칠은 표면을 한 다결정성 형태로 성장되어 Fe의 함량에 따라 morphology가 다르게 나타났다.

Keywords

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