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Formation of TiO$$_{2-x}$$F$$_{x}$$ compounds in fluorine-implanted TiO$$_{2}$$

TiO$$_{2}$$へのFイオン注入によるTiO$$_{2-x}$$F$$_{x}$$化合物の形成

八巻 徹也; 住田 泰史; 山本 春也

Yamaki, Tetsuya; Sumita, Taishi; Yamamoto, Shunya

本研究では、TiO$$_{2}$$ルチル単結晶に対する200 keV Fイオン注入とその後の熱アニールの効果について調べた。注入試料を573K及び873K,各5時間,等時アニールすることによって、飛程付近の照射損傷は消失しTiO$$_{2}$$本来の結晶構造がほぼ回復した。このアニールプロセスと同時に、注入されたFが表面へ優先的に拡散することがわかった。アニール後の試料に対するX線光電子分光スペクトルを解析することによって、高濃度にFドープされたTiO$$_{2-x}$$F$$_{x}$$ (x=0.0039)が表面に形成されていることが明らかになった。

We showed the effects of 200 keV F$$^{+}$$ implantation in TiO$$_{2}$$ rutile single crystals followed by the thermal annealing. The isochronal annealing at 573 and 873 K for 5 h for each step led to the formation of an F-doped TiO$$_{2}$$ phase, along with the recovery of the radiation damage and the simultaneous impurity diffusion. This phase was identified to be a TiO$$_{2-x}$$F$$_{x}$$ compound with x = 0.0039 in the outmost region as determined by X-ray photoelectron spectroscopy (probably the first few atomic layers). The fluorination of TiO$$_{2}$$ leads to interesting characteristics and opens avenues towards photoelectronic films with various applications. In addition, our method enabled dopants to be introduced in a controlled manner at specific locations to realize impurity concentration gradients in TiO$$_{2}$$.

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InCites™

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パーセンタイル:90.95

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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