TiO2和WO3的氧空位调控及其光电磁学特性

本书根据国内外近年来氧化物半导体特别是TiO2和WO3的氧空位调控及其光学、电学和磁学特性的研究进展，结合作者的研究成果撰写而成。本书系统介绍了采用离子注入、水热法和真空退火等技术方法，通过对TiO2和WO3氧空位缺陷的分布、浓度的调控，进而实现对光学、电学和磁学性质的调制，获得更为理想的铁磁性能和表面增强拉曼光谱性能。对进一步掌握稀磁半导体自旋电子学器件和表面增强拉曼光谱半导体基底材料的性能调控技术具有实际意义，可实现两种氧化物半导体的铁磁和表面增强拉曼光谱性能的显著提升，为其它材料改性和新材料设计提供依据。

本书根据国内外近十几年来氧化物半导体TiO2和WO3的氧空位调控及其光学、电学和磁学特性的研究进展，结合作者的研究成果撰写而成，系统地介绍了采用离子注入、水热法和真空退火等技术方法，通过对TiO2和WO3氧空位缺陷的分布、浓度的调控，进而实现对光学、电学和磁学性质的调制，获得更为理想的铁磁性能和表面增强拉曼光谱性能。本书主要内容包括TiO2和WO3的研究现状、掺杂和氧空位缺陷调控技术以及氧空位对TiO2和WO3的表面增强拉曼光谱、电学和铁磁等方面性能的影响研究。本书可供从事半导体材料和器件方面研究的专业人员使用，也可作为大中专院校相关专业师生的参考书。

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第1章绪论001
1.1氧化物半导体TiO2和WO3的概述003
1.1.1TiO2和WO3的晶体结构003
1.1.2半导体材料光电响应机理006
1.1.3TiO2和WO3的应用、性能与研究现状009
1.1.4半导体材料光电性能影响因素与改善策略014
1.2TiO2和WO3中的缺陷017
1.2.1氧空位缺陷类型017
1.2.2氧空位对TiO2和WO3物理化学性能的影响017
1.3富含氧空位缺陷TiO2和WO3的研究现状024
1.3.1富含氧空位缺陷TiO2和WO3的磁学性能024
1.3.2富含氧空位缺陷TiO2和WO3的表面增强拉曼性能025
参考文献026

第2章TiO2和WO3薄膜制备方法与实验方法045
2.1薄膜的制备方法047
2.1.1溅射法制备WO3薄膜047
2.1.2水热法制备TiO2纳米薄膜052
2.2TiO2和WO3氧空位缺陷的调控方法053
2.2.1氢热处理法053
2.2.2金属和非金属离子掺杂法054
2.2.3反应条件驱动法054
2.2.4高能粒子轰击法055
2.2.5缺氧条件下热处理法056
2.3实验方法057
2.3.1扫描电子显微镜057
2.3.2透射电子显微镜058
2.3.3吸收光谱058
2.3.4拉曼散射谱059
2.3.5X射线光电子能谱060
2.3.6X射线衍射谱060
2.3.7电阻率测试061
2.3.8霍尔效应测量系统062
2.3.9综合物性测量系统063
2.3.10基于SERS效应的分子检测063
2.4第一性原理计算方法064
参考文献067

第3章离子注入诱导氧空位对WO3薄膜电导率的影响075
3.1概述077
3.2实验过程079
3.3结果与讨论080
3.3.1离子注入模拟080
3.3.2样品微结构081
3.3.3SEM图082
3.3.4电阻率083
3.3.5XPS图谱086
参考文献088

第4章Ar+辐照WO3薄膜中氧空位增强的室温铁磁性093
4.1概述095
4.2实验过程096
4.3结果和讨论097
4.3.1离子注入模拟097
4.3.2SEM图098
4.3.3XRD图谱099
4.3.4Raman图谱101
4.3.5AFM图102
4.3.6PL图谱103
4.3.7室温磁学性能104
4.3.8XPS图谱105
4.3.9铁磁性的机制107
参考文献110

第5章W18O49纳米线中缺陷引起的铁磁性117
5.1概述119
5.2实验过程121
5.3结果和讨论122
5.3.1XRD图谱122
5.3.2SEM和TEM图谱124
5.3.3XPS图谱125
5.3.4室温磁学特性127
5.3.5EPR图谱128
参考文献130

第6章富含氧空位的W18O49纳米结构的光催化抗菌性能137
6.1概述139
6.2实验过程140
6.3结果和讨论141
6.3.1XRD图谱141
6.3.2SEM和TEM图像142
6.3.3XPS图谱143
6.3.4EPR图谱145
6.3.5抗菌特性146
6.3.6抗菌机制146
参考文献148

第7章热处理制备具有高SERS灵敏度的稳定非化学
计量WO3-x薄膜153
7.1概述155
7.2实验过程156
7.3结果和讨论157
7.3.1XRD、Raman和PL图谱157
7.3.2XPS图谱160
7.3.3EPR图谱164
7.3.4SERS性能和机制165
7.3.5氧空位形成能计算168
参考文献171

第8章真空退火增强TiO2纳米棒薄膜的SERS灵敏度177
8.1概述179
8.2实验过程180
8.3结果和讨论182
8.3.1SERS性能182
8.3.2SEM图像184
8.3.3XRD、Raman、PL和紫外可见吸收图谱186
8.3.4XPS图谱189
8.3.5SERS增强机制191
参考文献193