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近年来对光催化、染料敏化太阳能电池、检测器件、稀磁半导体等材料的研究一直广受关注。其中材料的不同结构以及电子状态等性质决定了材料在不同领域的应用。而TiO2作为具有以上性能材料主要基体之一，在相应的领域应用广泛。 本文采用射频磁控溅射的方法在不同工艺条件下成功制备了5%Mg掺杂TiO2薄膜，并通过轮廓仪、X射线衍射、原子力显微镜、紫外可见分光光度计等仪器对所制备薄膜的微观结构及其性能进行了表征，较为系统地研究了不同工艺条件下制备不同薄膜的微观结构、形貌和宏观光学性质带隙及折射率；其次利用第一性原理研究了 V和 Mg掺杂金红石型 TiO2的磁性来源，为后续研究应用作了较好铺垫。本文主要研究内容如下： （1）运用包络线法从光谱中寻找带隙并求得其真正的反射率光谱进而求解折射率，同时结合成熟的透射谱膜厚结果对原反射谱膜厚公式修正。经过将光谱求解折射率与第一性原理计算折射率结果对比，可知所求折射率与第一性原理所求折射率规律表现一致，并且通过光谱求解膜厚与轮廓仪测试膜厚对比同样发现计算方法可行，所以通过包络线法求解反射谱的折射率是切实可行的。 （2）研究了不同基底温度下所制备薄膜的结构与表面形貌，随着基底温度逐渐升高，薄膜的结构由单一的金红石结构转变为金红石与锐钛矿的混合结构，这是由于 Mg掺入有利于锐钛矿的生成，阻碍金红石相的生长。薄膜表面显示有团聚现象，其团聚的颗粒之间的间隙明显增加导致折射率逐渐减小。 （3）研究不同靶基距下薄膜的结构及其性能，小的靶基距由于沉积的等离子体能量高而出现锐钛矿相结构，并在靶基距为4cm时形成锐钛矿结构的MgTi4O5相。除靶基距为4cm的反射光谱无法做出优异的包络线外，6cm和7cm的靶基距下折射率优于其他靶基距下的折射率。 （4）研究薄膜的沉积厚度随氧气流量的变化，结果不显示迟滞曲线，对比发现由于工艺上存在差异而导致产生热滞后效应。结合实验过程对光谱分析认为出现莫斯布尔斯坦效应。 （5）研究不同降温速率对5%Mg掺杂 TiO2薄膜样品的影响，分析表明光谱整体为滤波器信号，其中波纹幅度 d=0.02<
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