chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2016-11-4-50-55chemicallytech-39Research ArticleCHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF INORGANIC MATERIALSХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВSTUDY OF MECHANISMS OF LIGHT ABSORPTION IN TITANIUM DIOXIDE FILMSИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТА В ПЛЕНКАХ ДИОКСИДА ТИТАНАНовопашинВ. В.NovopashinV. V.

начальник лаборатории

 

Moscow, 117342 Russia

noemail@neicon.ruСкворцовЛ. А.SkvortsovL. A.

главный научный сотрудник

 

Moscow, 117342 Russia

lskvortsov@gmail.comСкворцоваМ. И.SkvortsovaM. I.

заведующий кафедрой

Москва, 119571 Россия

Moscow, 119571 Russia

noemail@neicon.ruАО «НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха»РоссияM.F. Stelmakh Research Institute «Polus»Russian FederationМосковский технологический университет (Институт тонких химических технологий)РоссияMoscow Technological University (Institute of Fine Chemical Technologies)Russian Federation2016280820161145055Copyright © Novopashin V.V., Skvortsov L.A., Skvortsova M.I., 20162016Новопашин В.В., Скворцов Л.А., Скворцова М.И.Novopashin V.V., Skvortsov L.A., Skvortsova M.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/39

This work is devoted to comparison of optical absorption value of titanium dioxide coatings obtained by means of reactive thermal evaporation (RTE) and its activated species (ARTE), as well as to study on the dependence of the absorption coefficient of the coatings on the process parameters. Special attention is paid to the study of the influence of the films nonstoichiometry on absorption in the visible and near-infrared ranges of the spectrum. The results allow concluding that the dominant mechanism responsible for absorption in titanium dioxide films in the near-infrared range of the spectrum is the deviation from the stoichiometric composition. This deviation is caused by the presence of defects in the coating structure such as oxygen vacancies (ions Ti3+), which are seen as electron traps. As oxygen pressure and ionic current increase, the absorption of titanium dioxide films is reduced, and films with a composition closer to stoichiometric are obtained. In turn, the absorption of titanium dioxide in the visible spectrum (at wavelengths of 532 nm and 670 nm) has less to do with defects in stoichiometry, in contrast to contaminating impurities contained in the starting material, in the vacuum chamber and in the jet gas.

Показано, что при напылении пленок диоксида титана методом реактивного термоиспарения использование ионизированного кислорода существенно влияет на величину коэффициента поглощения в них лазерного излучения, который измерялся с помощью метода фототермической радиометрии. С целью получения пленок с минимальным коэффициентом поглощения особое внимание уделяется оптимизации параметров метода. Показано, что с ростом степени ионизации кислорода наряду со снижением коэффициента поглощения происходит его стабилизация. Экспериментально установлено, что отклонение состава материала пленок от стехиометрического оказывает различное влияние на поглощение в них излучения видимого и ближнего инфракрасного диапазона спектра. Обсуждаются возможные механизмы поглощения на различных длинах волн излучения из указанного спектрального диапазона.

диоксид титанареактивное термоиспарениеактивированное реактивное термоиспарениеэлектронно-лучевое испарениепоглощениестехиометрия составафототермическая радиометрияtitanium dioxidereactive thermal evaporationactivated reactive thermal evaporationelectron beam evaporationabsorptionstoichiometryphotothermal radiometryReferencesMaissel L.I., Glang R. Handbook of thin film technology. New York: McGraw-Hill, 1970. 800 p.Maissel L.I., Glang R. Handbook of thin film technology. New York: McGraw-Hill, 1970. 800 p.Rao K.N. // Opt. Eng. 2002. V. 41. P. 2357-2364.Rao K.N. // Opt. Eng. 2002. V. 41. P. 2357–2364.Зверев Г.М., Левчук Е.А., Скворцов Л.А.// Квантовая электроника. 1977. Т. 4. № 2. С. 413-416.Zverev G.M., Levchuk E.A., Skvortsov L.A. // Kvantovaya elektronika (Quantum Electronics). 1977. V. 4. № 2. P. 413–416. (in Russ.)Колодный Г.Я., Левчук Е.А., Мосиевский В.А., Новопашин В.В., Скворцов Л.А., Полетаев В.Н. // Электронная техника. Сер. 11. Лазерная техника и электроника. 1988. Т. 48. № 4. С. 100-105.Kolodny G.Ya., Levchuk E.A., Mosievsky V.A., Novopashin V.V., Skvortsov L.A., Poletaev V.N. // Elektronnaya tekhnika (Electronics Technic). Ser. 11. Lazernaya tekhnika i elektronika (Laser Technics and Electronics). 1988. V. 48. № 4. P. 100–105. (in Russ.)Narasimha K.R. // Proc. SPIE. 1989. V. 1019. Thin Film Technologies III. P. 49-55.Narasimha K.R. // Proc. SPIE. 1989. V. 1019. Thin Film Technologies III. P. 49–55.Ebert J. // Thin Solid Films. 1980. V. 1. P. 43-47.Ebert J. // Thin Solid Films. 1980. V. 1. P. 43–47.Зверев Г.М., Кудрявцева А.П., Михайлова Т.Н., Наумов В.С., Пашков В.А., Скворцов Л.А. // Электронная техника. Сер. 11. Лазерная техника и электроника. 1979. Т. 2. С. 82-86.Zverev G.M., Kudryavceva A.P., Mikhailova T.N., Naumov V.S., Pashkov V.A., Skvortsov L.A. // Elektronnaya tekhnika (Electronics Technic). Ser. 11. Lazernaya tekhnika I elektronika (Laser Technics and Electronics). 1979. V. 2. P. 82–86. (in Russ.)Nordal P.E., Kanstad S. O. // Phys. Scr. 1979. V. 20. P. 659-663.Nordal P.E., Kanstad S. O. // Phys. Scr. 1979. V. 20. P. 659–663.Зверев Г.М., Скворцов Л.А. // Известия АН СССР. Серия физическая. 1981. Т. 45. С. 644-646.Zverev G.M., Skvortsov L.A. // Izvestiya AN SSSR (Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics). 1981. V. 45. P. 644–646. (in Russ.)Santos R., Miranda L.C.M. // J. Appl. Phys. 1981. V. 52. P. 4194-4199.Santos R., Miranda L.C.M. // J. Appl. Phys. 1981. V. 52. P. 4194–4199.Лопаткин В.Н., Сидорюк О.Е., Скворцов Л.А. // Квантовая электроника. 1985. Т. 12. С. 339-346.Lopatkin V.N., Sidoryk O.E., Skvortsov L.A. // Kvantovaya elektronika (Quantum Electronics). 1985. V. 12. P. 339–346. (in Russ.)Mandelis A., Riopel Y. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2000. V. 18. № 2. P. 705-708.Mandelis A., Riopel Y. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2000. V. 18. № 2. P. 705–708.Emeline A., Salinaro A., Ryabchuk V., Serpone N. // Int. J. Photoenergy. 2001. V. 3. P. 1-16.Emeline A., Salinaro A., Ryabchuk V., Serpone N. // Int. J. Photoenergy. 2001. V. 3. P. 1–16.Hoffmann M., Martin S., Choi W., Bahnemann D. // Chem. Rev. 1995. V. 95. P. 69-96.Hoffmann M., Martin S., Choi W., Bahnemann D. // Chem. Rev. 1995. V. 95. P. 69–96.Зверев Г.М., Колядин С.А., Левчук Е.А., Скворцов Л.А.// Квантовая электроника. 1977. Т. 12. № 2. С.1882-1888.Zverev G.M., Kolyadin S.A., Levchuk E.A., Skvortsov L.A. // Kvantovaya elektronika (Quantum Electronics). 1985. V. 12. № 2. P. 1882–1888. (in Russ.)Skvortsov L.A. // Quantum Electronics. 2010. V. 40. P. 59-63.Skvortsov L.A. // Quantum Electronics. 2010. V. 40. P. 59–63.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.