[发明专利]一种钨酸亚锡薄膜的制备方法

说明书

本发明属于导电氧化物薄膜技术领域，具体公开一种钨酸亚锡薄膜的制备方法。本发明利用射频共溅射法，在真空度为4~7x10^‑4 Pa的反应腔内，通入氧气和氩气的混合气体，通过射频电源分别对锡靶和钨靶施加80~150W的功率，形成等离子体，氩气的分压为0.9Pa，O₂分压为0至0.42Pa，沉积时间为30秒到10分钟，沉积完成后，在600℃下在真空退火20分钟。本发明采用射频共溅射法制备得到了钨酸亚锡薄膜，使其光学带隙降低，并与光水解适应，能够较好的应用于光水解中，例如析氢反应中，此外，采用射频共溅射法操作简单，能够实现大规模的商品化应用。

技术领域

本发明属于导电氧化物薄膜技术领域，具体涉及一种钨酸亚锡薄膜的制备方法。

背景技术

三元氧化物在产氧反应（OER）上引起了广泛的关注，这大大增加了可用于产氧反应材料的范围。过去十年中，三元化合物中性能最好的材料是BiVO₄，其带隙为2.5~2.7 eV，它的最大光电流高达6.9 mA*cm^-2，最大的析氢效率（STH）高达8％。但是，由于该材料的带隙过大，导致它的STH效率依旧很低，所以，通过合适的方法将它的带隙降低并将STH效率提高是很有必要的。钨酸亚锡α-SnWO₄的的电子带跨越水分解氧化还原电位的导带和价带，如果能够将其带隙范围调整到较小的范围，这对水分解反应非常有利。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种钨酸亚锡薄膜的制备方法。

本发明采用射频反应（RF）磁控管共溅射法来制备钨酸亚锡薄膜，并控制薄膜的成分。

本发明所采用的技术方案是：

一种钨酸亚锡薄膜的制备方法，利用射频共溅射法，在真空度为4~7x10^-4 Pa的反应腔内，通入氧气和氩气的混合气体，通过射频电源分别对锡靶和钨靶施加80~150W的功率，形成等离子体，氩气的分压为0.9Pa，氧气分压为0至0.42Pa，沉积时间为30秒到10分钟，沉积完成后，在600℃下在真空退火20分钟。

为了实现高效的光氧化进程，光电材料的带隙必须要比光水解能1.23V大，最佳带隙在1.5 ~ 1.7 eV之间。为了达到这个带隙范围，必须改变薄膜的成分。

本专利是通过改变磁控共溅射法的条件来制备钨酸锡薄膜。

优选地，氧气分压为0.15 Pa。

由于氧含量影响Sn和W的沉积速率，从而影响薄膜中Sn和W的含量，因此，本发明调整氧分压，得到最佳化学计量比的锡钨酸盐薄膜，从而得到性能好的薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用射频共溅射法制备得到了钨酸亚锡薄膜，使其光学带隙降低，并与光水解适应，能够较好的应用于光水解中，例如析氢反应中，此外，采用射频共溅射法操作简单，能够实现大规模的商品化应用。

附图说明

图1为本发明薄膜沉积过程示意图。

图2为本发明薄膜制备方法示意图。

图3为射频共溅射法中，锡和钨功率100 W，锡钨酸盐薄膜在600℃结晶时锡/钨的成分随O₂分压的变化规律图。

图4为钨酸亚锡薄膜的在600℃下真空中结晶后的光学带隙随O₂分压的变化图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式和附图作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。