Band gap tailoring of titanium dioxide thin films deposited with atomic layer deposition for photocatalytic application

U ovom radu su tehnikom depozicije atomskih slojeva narastani tanki filmovi titanijevog dioksida (TiO2) dopirani s dušikom i bakrom, s ciljem postizanja fotokatalitičke aktivnosti u vidljivom dijelu elektromagnetskog spektra. Fotoemisijskim mjerenjima su utvrđena kemijska stanja bakra i dušika u dopiranim uzorcima TiO2 te je ispitan položaj i oblik valentnih vrpci uzoraka. Širina energijskog procijepa je određena mjerenjem apsorpcijskih spektara uzoraka, korištenjem Tauc metode. Zamijećeno je suženje energijskog procijepa u dopiranim uzorcima, što se može povezati s fotoemisijskim mjerenjima koja pokazuju promjenu energijskog položaja vrha valentne vrpce, odnosno prisutnost dušikovih supstitucijskih i intersticijskih defekata. Površinska morfologija tankih filmova je ispitana pretražnim elektronskim mikroskopom. Na kraju, fotokatalitička aktivnost uzoraka je određena mjerenjem degradacije otopine metilenskog modrila pod utjecajem vidljive svjetlosti.In this work copper and nitrogen doped titanium dioxide (TiO2) thin films were grown using the atomic layer deposition technique, in order to induce photocatalytic activity in visible region of electromagnetic spectrum. Chemical states of copper and nitrogen in doped TiO2 samples, as well as the position and shape of valence band, were determined using fotoemission measurements. Band gap energies were calculated from the absorption measurements, using the Tauc method. Band gap narrowing was observed in doped TiO2 films which is in agreement with the photoemission measurements that indicate change in energetic position of valence band maxima and presence of substitutional and interstitial defects. Surface morphologies were studied with scanning electron microscope. Finally, photocatalytic activity of samples was determined by measuring the degradation of aqueus solution of methylene blue under simulated visible light