Za účelem studia změny povrchových, strukturních a funkčních vlastností vrstev na bázi TiOx při dopování dusíkem připravených metodou PVD GLAD bylo naneseno na skleněný substrát celkem 5 různých druhů vrstev při depozičním úhlu α = 80° o tloušťce 200 nm lišící se pouze v množství dusíku napouštěném v průběhu depozice pro obě depoziční metody.
Druh strukturní architektury a depoziční úhel α byly vybrány na základě výsledků prvních experimentů souvisejících se studiem vlastností TiO2 vrstev s různým druhem strukturní architektury, a poněvadž nejlepších výsledků fotokatalytické aktivity, sterilizačního účinku, dosáhla právě vrstva nakloněných sloupků s depozičním úhlem α = 80°, byly i v tomto případě zvoleny stejné depoziční parametry.
Vrstvy na bázi TiOx připravené metodou PVD GLAD byly v průběhu depozice dopovány dusíkem. Dusík byl přiváděn do reaktoru za stálého průtoku. Tloušťka vrstev byla normována na hodnotu 200 nm. Účelem normování tenkých vrstev na stejnou hodnotu tloušťky byla snaha eliminovat tento faktor ovlivňující vlastnosti vrstev (zejména fotokatalytickou aktivitu). Množství dopovaného dusíku bylo specifikováno pomocí reaktivního průtokového koeficientu Nf, jenž je definován takto:
Bylo vytvořeno celkem 5 vrstev s rozdílnou hodnotou koeficientu N depoziční metody (RGCF a RGPP). Všechny vzorky m
nakloněné sloupky při depozič reaktivní průtokový koeficient
V. Napájecí proud terče: 200 mA. Plocha sklen depoziční tlak nepřekročil hodnotu 2 Pa.
V tabulce 7 jsou shrnuty depozi dusíkem, na obr. 56 jsou prezentovány jim p
Tabulka 7 Depozič
ní metody (RGCF a RGPP). Všechny vzorky měly stejnou strukturní architekturu, a to ři depozičním úhlu α = 80°. Jediný proměnný parametr tak byl pouze tokový koeficient Nf. Parametry depozice vrstev - napětí v průbě
če: 200 mA. Plocha skleněného substrátu byla 3,6 cm čil hodnotu 2 Pa.
tabulce 7 jsou shrnuty depoziční parametry vrstev na bázi TiO jsou prezentovány jim příslušné depoziční rychlosti.
Depoziční parametry vrstev na bázi TiOx dopovaných dusíkem
ční rychlosti příslušné danému reaktivnímu koeficientu N deponované při RGCF a RGPP
Pro vrstvy deponované metodou RGCF je z obr. 56 jasně viditelné, že minima ní rychlosti je dosaženo při depozici vrstvy o hodnotě Nf = 80%. Lze p
ůtokem dusíku od hodnot Nf = 70% až 80% dochází k
íslušné danému reaktivnímu koeficientu Nf pro vrstvy
ě viditelné, že minima
= 80%. Lze předpokládat, že
= 70% až 80% dochází k zvyšujícímu se
87
otrávení terče, kde se kyslík a dusík adsorbují na jeho povrch a snižují tak depoziční rychlost.
Při vyšších průtocích lze předpokládat, že rostoucí koncentrace dusíku v systému má za následek to, že kyslík a dusík reagují především vzájemně a k otrávení terče tak dochází v menší míře. To by vysvětlovalo, proč pro hodnoty Nf = 85% a 90% dochází opět k nárůstu depoziční rychlosti.
U vrstev deponovaných při RGPP je viditelný podobný charakter závislosti depoziční rychlosti na reakčním průtokovém koeficientu jako u vzorků deponovaných při RGCF, vyjma vzorku deponovaném při Nf = 80%. Odchylka může být způsobena tím, že po fázi, kdy není kyslík napouštěn do komory a terč je čištěn plazmatem (dusík je v této fázi přítomen, tzn., že může reagovat s terčem, popřípadě se substrátem), napouštěný kyslík opětovně reaguje s dusíkem a dochází tak k otrávení terče v menší míře.
Předpokládáme, že při Nf = 80% je koncentrace obou plynů ideální z hlediska vzájemných reakcích v daném systému, což vede k příznivému odprašování titanových částic z terče a výsledkem je vysoká depoziční rychlost. Při zvyšování koncentrace dusíku (Nf =85%
a 90%) jsou depoziční rychlosti nižší, ale srovnatelné.
5.3.1 Analýza struktury a morfologie
V této podkapitole budou uvedeny výsledky jednotlivých analýz vrstev na bázi TiOx dopovaných dusíkem se strukturní architekturou nakloněných sloupků při depozičním úhlu α=80°.
Analýza pomocí SEM byla provedena za účelem ověření přítomnosti sloupkovité struktury a zjištění vlastností povrchů vzorků. Pomocí AFM analýzy byla zjišťována aritmetická drsnost daných vrstev. XPS analýza byla realizována za účelem zjištění stechiometrie vybraných vzorků. Analýza měření specifického povrchu pak vypovídá, jakým způsobem ovlivnil inkorporovaný dusík změnu měrného povrchu vzorků. Stejně jako v předchozích experimentech byla realizována i analýza fotokatalytické aktivity vrstev v kontaktu s kapalnou a plynnou fází a stejně tak i analýza sterilizačního účinku.
Vrstvy na bázi TiOx dopovaných dusíkem byly v každé z analýz srovnány s dvěma zástupci TiO2 vrstev depozičním úhlem α = 80° o tloušťce 200 nm prezentované v předchozí podkapitole. Tyto vrstvy byly deponovány za stejných podmínek jako ty dopované dusíkem, s tím, že Nf = 0. Toto srovnání je realizováno za účelem porovnání a zhodnocení, jakým způsobem přítomnost dusíku ovlivnila vlastnosti vrstev.
88
5.3.1.1 RTG difrakční analýza
Rentgenová difrakční analýza byla provedena za účelem zjištění, jakým způsobem narušuje přítomnost dusíku v průběhu depozice a inkorporace dusíku do vzorku vytvoření krystalické struktury. Předpokladem bylo, že díky inkorporaci dusíku do objemu a povrchu vrstvy nebude prokázána přítomnost krystalové struktury, a proto pouze dva zástupci vrstev dopovaných dusíkem (Nf = 0,75 RGCF a Nf = 0,80 RGPP) byly podrobeny této analýze (dalším důvodem proč byly vybrány pouze dva vzorky, byla nákladnost spojená s tímto druhem analýzy). Pro srovnání jsou uvedena RTG difrakční spektra dvou TiO2 vrstev s α=80°
prezentované již v podkapitole 5.2.1.1., viz obr. 57:
Obr. 57 Výsledky RTG difrakční analýzy vrstev na bázi TiOx dopovaných dusíkem s různým Nf
Zatímco vzorky s reakčním průtokovým koeficientem Nf = 0 vykazují přítomnost anatasové i rutilové fáze (viz píky na obr. 57 při úhlu 29,9°, 57,3° a 66° na vodorovné ose), oba vzorky vrstev dopovaných dusíkem nevykazují přítomnost anatasové fáze vůbec.
Jediný pozorovaný peak o velmi slabé intenzitě indikuje přítomnost rutilové fáze (viz píky při úhlu 51,6°) u vrstev s nenulovým průtokovým reakčním koeficientem. Ve srovnání s TiO2 vrstvami o Nf = 0 je jasně patrná velmi nízká intenzita tohoto píku. Navíc vrstvy s reakčním průtokovým koeficientem Nf = 0 vykazují přítomnost krystalové fáze v podobě anatasu/rutilu (viz úhel 66° na vodorovné ose v obrázku 56), zatímco obě vrstvy dopované dusíkem nikoliv.
89
Z dosažených výsledků lze předpokládat, že přítomnost dusíku v systému během depozice a jeho předpokládaná inkorporace do objemu a povrchu vzorků znemožnila vytvoření krystalických fází v podobě anatasu a pouze píky o velmi nízké intenzitě poukazují na přítomnost rutilové fáze. Ze srovnání s jinými typy vrstev se strukturní architekturou nakloněných sloupků (viz podkapitola 5.2.1.1.) je patrné, že v případě vrstev dopovaných dusíkem není přítomnost krystalické fáze natolik významná jako u vzorků prezentovaných v předchozích podkapitolách.
5.3.1.2 SEM analýza
Při experimentech s vrstvami dopovaných dusíkem byla nejprve provedena SEM analýza hran vzorků za účelem zjištění, zda přítomnost dusíku neovlivnila vznik orientované struktury. Na analýzu byli vybráni tři zástupci pro oba druhy depoziční metody (RGCF a RGPP) s reakčními průtokovými koeficienty rovnými 70%, 80% a 90%, výsledky analýzy jsou prezentovány na obrázku 58:
Obr. 58 Snímky hrany vybraných vrstev na bázi TiOx dopovaných dusíkem
Výše prezentované obrázky bohužel nejsou dostatečně kvalitní i přesto, že bylo realizováno několik měření SEM. Přesto je z obrázku patrná přítomnost sloupkovité struktury pro všechny vrstvy deponované při metodě RGCF (obr 58a, 58b, 58c), viz označení bílými kruhy na jednotlivých snímcích.
Vrstvy deponované při metod koeficientu (Nf = 70%, 57d) došlo k
průtokovým koeficientem je sloupkovitá struktura h
SEM analýza byla provedena i pro studium povrchu vzork prezentovány na obr. 59, všechny snímky byly po
Obr. 59 SEM srovnání povrch
ukazují vrstvy o Nf = 75%, kde jednotlivé zrnité útvary na povrchu vzorku dosahují rozm od 20 do 50 nm, a Nf = 80%, kde velikost zrnitých útvar
90
Vrstvy deponované při metodě RGPP ukazují, že pro nízkou hodnotu pr
= 70%, 57d) došlo k vytvoření sloupkovité struktury taktéž, ale s m je sloupkovitá struktura hůře rozpoznatelná (58e, 5
SEM analýza byla provedena i pro studium povrchu vzorků. Získané výsledky jsou , všechny snímky byly pořízeny při zvětšení 50 000.
SEM srovnání povrchů vrstev na bázi TiOx dopovaných dusíkem hodnotami reaktivního průtokového koeficientu Nf
analýzy povrchů pomocí SEM vrstev na bázi TiOx dopovaných dusíkem
povrchu vzorků deponovaných při RGCF indikují, že morfologie povrchu vrstvy s Nf = 70 % nevykazují významný rozdíl. S rostoucími hodnotami tokového koeficientu Nf však dochází i ke změně morfologie povrchu, jak
= 75%, kde jednotlivé zrnité útvary na povrchu vzorku dosahují rozm
= 80%, kde velikost zrnitých útvarů na povrchu dosahují nejv
= 75%, kde jednotlivé zrnité útvary na povrchu vzorku dosahují rozměrů na povrchu dosahují největších
91
rozměrů (50 – 100 nm). Zrnité útvary na povrchu vrstev deponovaných metodou RGCF mají s rostoucím Nf menší rozměry – (vrstva s Nf = 85% - 30 až 50 nm, vrstva s Nf = 90 % - 20 až 40 nm).
Vrstvy dopované dusíkem připravené metodou RGCF vykazují znatelně členitější povrch, nežli jejich protějšky deponované při RGPP. Rozdíly jsou patrné ze srovnání vrstev s Nf větším než 70%, kde u vrstev deponované při RGCF jsou na povrchu jasně viditelné zrnité útvary, zatímco u vrstev deponovaných při RGPP nikoliv.
Příčinou rozdílné členitosti povrchu vzorků v závislosti na depoziční metodě může být ta skutečnost, že během cyklu RGPP, kdy kyslík není napouštěn do komory (vzrůstá tak koncentrace vysoce reaktivních částic dusíku v systému), může docházet k adsorpci dusíku na povrch vzorku, jenž zahlazuje výškové rozdíly mezi preferovanými lokacemi růstu. Pro potvrzení (popř. vyvrácení) této hypotézy by bylo zapotřebí hlubších analýz.
5.3.1.3 AFM analýza
Výsledky analýzy vzorků metodou AFM, kdy byla zjišťována aritmetická drsnost vrstev v závislosti na hodnotě reakčního průtokového koeficientu, jsou uvedeny na následujícím obrázku:
Obr. 60 Závislost aritmetické drsnosti na reakčním průtokovém koeficientu nedopovaných a dopovaných vrstev dusíkem pro obě depoziční metody
92 pohybovala okolo hodnoty ±0,25 nm), je možné pohlížet na vzorek s Nf = 80% jako na vrstvu s nejvyšší hodnotou aritmetické drsnosti.
Vrstvy dopované dusíkem a deponované při RGPP vykazují podobný charakter závislosti hodnot aritmetické drsnosti na reakčním průtokovém koeficientu jako vrstvy deponované při RGCF. Maxima aritmetické drsnosti bylo dosaženo pro vrstvu s Nf = 80%, nižších hodnot je pak dosaženo pro vrstvy s Nf = 70% a 75 % a nejnižších hodnot pro vrstvy s Nf = 85% a 90%.
Tři vzorky dopované dusíkem deponované při RGCF (Nf = 80%, 85% a 90%) vykazují vyšší hodnoty aritmetické drsnosti než vzorek dusíkem nedopovaný (Nf = 0%). Žádný ze vzorků dopovaných dusíkem deponovaný při RGPP nepřevyšuje hodnotou aritmetické drsnosti vzorek s Nf = 0% deponovaný stejnou metodou.
Diskuse výsledků analýzy povrchu vrstev na bázi TiOx dopovaných dusíkem
Dopování vrstev dusíkem při depoziční metodě RGPP zapříčiňuje vznik hladkého povrchu. Tento fakt poukazuje na to, že absence kyslíku v daném cyklu RGPP zřejmě ovlivňuje interakci dusíku se substrátem s rostoucí vrstvou, což může vést k narušení stínícího efektu spojeným s daným typem depozice. Důsledkem je vytvoření velmi hladkého povrchu.
Vrstvy dopované dusíkem s Nf = 80% vykazují jedny z nejvyšších hodnot aritmetických drsností pro obě depoziční metody. Je možné, že při této hodnotě průtokového reakčního koeficientu je za daných podmínek poměr částic dusíku, kyslíku a titanu v depozičním systému optimální z hlediska vytvoření členitého povrchu v porovnání s jinými hodnotami reakčního koeficientu.
5.3.1.4 XPS analýza
Hlavním cílem XPS analýzy bylo studium rozdílu vlivu přítomnosti dusíku na složení vrstvy v závislosti na depoziční metodě (RGCF, RGPP). Na analýzu pomocí XPS byli proto vybráni dva zástupci o stejném Nf = 80% deponované při rozdílných depozičních metodách
93
napouštění kyslíku. Na obr. 61 jsou uvedena ilustrační spektra závislosti intenzity záření na vazebné energii:
Obr. 61 XPS analýza vzorků dopovaných dusíkem s Nf = 80%
Z předchozího obrázku je patrné, že koncentrace dusíku v měřených vzorcích byla tak nízká, že linie N 1s elektronů, která by se měla nacházet u hodnoty přibližně 400 eV, není v těchto spektrech patrná. Vzorek deponovaný při RGPP navíc vykazuje nehomogenitu, neboť ve spektru tohoto vzorku se vyskytují linie křemíku pocházející z použitého substrátu (aby bylo možno vyloučit, že byla měřena nesprávná strana vzorku, bylo změřeno i spektrum druhé strany substrátu a bylo zjištěno, že na této straně není přítomný titan a ve spektru jsou přítomné pouze linie skleněné podložky).
Z integrálních intenzit jednotlivých fotoemisních linií změřených při vysokém rozlišení byly vypočteny hodnoty poměru celkových atomárních koncentrací N/Ti a C/Ti, jež jsou prezentovány v následující tabulce (z důvodu možnosti srovnání dopovaných a nedopovaných vrstev dusíkem jsou v této tabulce uvedeny i hodnoty zmiňovaných podílů pro TiO2 vrstvy deponované při α = 80° pro obě depoziční metody):
Tab. 8 Hodnoty poměru celkových atomárních koncentrací N/Ti a C/Ti pro vrstvy nedopované a dopované dusíkem
94
Z tabulky č. 8 je patrné, že vrstvy dopované dusíkem vykazují významnější přítomnost dusíku ve vrstvě. Vrstva dopovaná dusíkem s Nf = 80% deponovaná při RGCF vykazuje vykazuje více jak trojnásobnou hodnotu poměru N/Ti.
Přítomnost dusíku u TiO2 vrstev, jež nebyly dusíkem dopovány, je vysvětlena tím, že vystavení těchto vzorkům atmosféře po jejich depozici zapříčinilo ad/absorbci částic dusíku přítomného ve vzduchu samotným vzorkem. Z tabulky 8 mimo jiné vyplývá, že povrch vzorku dopovaného dusíkem s Nf = 80% deponovaným při RGPP byl kontaminován uhlovodíky (kontaminace proběhla zřejmě při nevhodné manipulaci se vzorkem).
Vazebná energie signifikantní komponenty spektra Ti 2p fotoelektronů při 458,1 eV odpovídá Ti4+ v oxidu titaničitém. Zatímco intenzita záření pro tuto hodnotu vazebné energie fotoelektronů u vrstvy s Nf = 80% deponované při RGCF je srovnatelná s hodnotami získanými XPS analýzou pro TiO2 vrstvy s různým depozičním úhlem (viz srovnání obr. 45 a 60), u vrstvy s Nf = 80% deponovanou při RGPP je vidět výrazný pokles intenzity záření.
Podle některých prací dopování vrstev oxidů titanu dusíkem vede k poklesu vazebné energie Ti 2p elektronů [73, 74]. Tento pokles je interpretován jako důsledek přítomnosti dvou vazeb, a to O-Ti-N, respektive N-Ti-N.
Filtrováním spektra po jednotlivé vzorky byla zjišťována přítomnost komponenty Ti 2p fotoelektronů odpovídající vazebné energii 455,9 eV. Zastoupení Ti2+ pro jednotlivé vzorky činí pro vrstvu s Nf = 80% deponovanou při RGCF 4,8 %, zatímco pro její protějšek deponovaný při RGPP je to 0%. Toto zjištění poukazuje na podstatný vliv dusíku na složení vrstvy v závislosti na druhu depoziční metody.
Zastoupení Ti2+ ve vrstvách vrstvy deponovaných za stejných podmínek, ale dusíkem nedopovaných (TiO2 RGCF α = 80°, TiO2 RGPP α = 80°) je následující: kde vrstva deponovaná při RGCF vykazuje zastoupení této komponenty 7,8%, její protějšek deponovaný při RGPP pak 9,0%. Tyto výsledky nedopovaných vrstev tak ve srovnání s výsledky XPS analýzy dopovaných vrstev opět poukazují na to, že přítomnost dusíku v průběhu depozice má vliv na výsledné složení dané vrstvy.
95
Zastoupení komponenty uhlíku a kyslíku v daných vrstvách (viz spektra na obr. 60) se prakticky neliší od spekter prezentovaných u TiO2 vrstev s depozičním úhlem α = 80°
prezentovaných na obr. 46 v podkapitole 5.2.1.4.
Z dosažených výsledků XPS analýzy je patrné, že v důsledku přítomnosti dusíku během depozice dochází k inkorporaci částic dusíku do vrstvy a mění se tak její složení, ačkoliv je ve vrstvě zastoupená značná část titanu i kyslíku, přítomnost dusíku v obou dvou analyzovaných vzorcích není podle XPS analýzy signifikantní ve srovnání například s přítomností titanu (viz Tabulka 8), přesto je složení vrstvy ovlivněno. Dle analýzy má na inkorporaci dusíku do vrstvy pozitivní vliv metoda pulzního napouštění kyslíku, jak ukazuje Tab. 8 a obr. 61. To ukazuje, že během cyklu RGPP, kdy kyslík není napouštěn do reaktoru, je substrát více vystaven interakci s dusíkem, což se projevuje nejen změnou povrchových vlastností daných vzorků oproti jejich protějškům deponovaných při RGCF (podkapitoly 5.3.1.2. a 5.3.1.3.), ale i množstvím dusíku přítomným ve vrstvě.
5.3.1.5 Analýza velikosti specifického povrchu
Analýza velikosti specifického povrchu byla realizována za účelem zjištění, jakým způsobem ovlivní inkorporace dusíku do vrstvy velikost specifického povrchu v závislosti na hodnotách reakčního průtokového koeficientu, depoziční metody a ve srovnání s nedopovanými TiO2 vrstvami. K analýze byly vybrány pro obě depoziční metody tři zástupci s reakčním průtokovým koeficientem Nf = 70%, 75% a 90%. Výsledky této analýzy jsou prezentovány na obr. 62:
Obrázek 62 Velikost specifického povrchu v závislosti na reakčním průtokovém koeficientu Nf a depoziční metodě
96
Z obrázku 62 je patrné, že vrstvy s hodnotou reakčního průtokového koeficientu Nf = 70%, a 90% dosahují nejvyšších hodnot podílu specifického povrchu vůči nominálnímu P/P0 , a to pro obě depoziční metody.
Vrstva deponovaná při RGCF s Nf = 70% vykazuje poloviční hodnotu podílu P/P0 ve srovnání s vrstvou Nf = 90%, deponovanou stejnou metodou. Vrstvy deponované při RGPP vykazují v případech vrstev s Nf = 70% a 90% stejné hodnoty podílu P/P0, a to 21.
Na základě výsledků SEM analýzy, která pro vrstvy s Nf = 70% a 90% deponované při RGPP prokázala přítomnost velmi hladkého povrchu, je možné se domnívat, že pro vrstvy o tomto reakčním průtokovém koeficientu došlo k vytvoření mikropórů v povrchu vrstvy, jejichž přítomnost pozitivně ovlivnila velikost specifického povrchu.
5.3.2 Fotokatalytická aktivita
Stejně jako při analýzách vrstev s různou strukturní architekturou, či vrstev s různým depozičním úhlem, i v případě vrstev na bázi TiOx dopovaných dusíkem byla provedena analýza fotokatalytické aktivity vrstev v kontaktu s kapalnou a plynnou fází za účelem zjištění, jakým způsobem dopovaný dusík ovlivnil fotokatalytickou aktivitu vrstev ve srovnání s vrstvami nedopovanými.
5.3.2.1 Fotokatalytická aktivita vrstev v kontaktu s kapalnou fází
Byla provedena analýza fotokatalytické aktivity vrstev v kontaktu s kapalnou fází u všech zástupců vzorků dopovaných dusíkem, pro obě depoziční metody. Součástí obrázku 63, prezentující výsledky této analýzy, je i přímka udávající fotokatalytickou aktivitu srovnávací vrstvy Aeroxide TiO2 P25 a hodnoty fotokatalytické aktivity vrstev dusíkem nedopovaných:
97
Obr. 63 Výsledky fotokatalýzy vrstev v kontaktu s kapalnou fází vzorků dopovaných dusíkem se vzorky nedopovaných dusíkem
Z předchozího obrázku je jasně viditelné, že přítomnost dusíku v průběhu depozice negativně ovlivnila fotokatalytickou aktivitu vrstev na bázi TiOx dopovaných dusíkem.
Vyplývá to ze srovnání dopovaných a nedopovaných vrstev, kde nedopovaná vrstva deponovaná při RGCF (Nf = 0%) vykazuje dvakrát větší účinnost než dusíkem dopovaná vrstva (Nf = 80%) s nejvyšší hodnotou normovaného rychlostního součinitele. Prakticky stejného výsledku bylo dosaženo při srovnání dusíkem dopovaných (Nf = 75%) a nedopovaných (Nf = 0%) vrstev deponovaných při RGPP.
Maximální hodnoty normovaného rychlostního součinitele r dosahuje vrstva s Nf = 80%. S rostoucím reakčním průtokovým koeficientem od hodnoty 70% až do hodnoty 80% je u vrstev pozorován nárůst fotokatalytické aktivity. Pro hodnoty Nf = 85% a 90% je zaznamenán pokles normovaného rychlostního součinitele r vůči vrstvě s Nf = 80%.
Podobný průběh závislosti normovaného rychlostního součinitele r v závislosti na reakčním průtokovém koeficientu Nf je pozorován i pro vrstvy deponované při metodě RGPP. Zde maxima dosahuje sice vrstva s Nf = 75%, ale normovaný rychlostní součinitel r u vrstvy s Nf = 80% je srovnatelný s touto hodnotou.
Na základě výsledků analýz vrstev na bázi TiOx dopovaných dusíkem a srovnání s vrstvami dusíkem nedopovaných je patrné, že přítomnost dusíku během depozice nepříznivě ovlivnila jejich fotokatalytickou aktivitu. Nízkou hodnotu normovaného rychlostního součinitele si vysvětluji i tím, že vzorky dopované dusíkem jsou téměř amorfní. U některých vrstev dopovaných dusíkem deponovaných RGPP metodou nebyla patrná přítomnost
98
orientované struktury (to může být jeden z důvodů, proč vrstvy dopované dusíkem metodou RGCF převyšují fotokatalytickou aktivitou své protějšky deponované metodou RGPP). Dle mého soudu, kombinace všech výše zmíněných faktorů mají nezanedbatelný vliv na nízkou fotokatalytickou aktivitu vrstev na bázi TiOx dopovaných dusíkem.
5.3.2.2 Fotokatalytická aktivita vrstev v kontaktu s plynnou fází
Na analýzu fotokatalýzy vrstev v kontaktu s plynnou fází byly vybrány vzorky dopované dusíkem s reakčním průtokovým koeficientem Nf = 70%, 75% a 90%. Konverze pracovního plynu NO byla srovnávána se vzorky TiO2 vrstev deponovaných při depozičním úhlu α = 70. Výsledky této analýzy jsou specifikovány v obr. 64:
Obr. 64 Konverze pracovního plynu dusíkem dopovaných vrstev v závislosti na reakčním průtokovém koeficientu, srovnání s TiO2 vrstvami
Při srovnání vrstev dopovaných dusíkem s vrstvami dusíkem nedopovanými (Nf = 0) jsou jasně viditelné velmi nízké hodnoty konverze pracovního plynu NO. Z výsledků analýzy plynné fáze je patrné, že přítomnost dusíku během depozice a jeho inkorporace do deponovaných vrstev negativně ovlivnila fotokatalytickou aktivitu vrstev v kontaktu s plynnou fází.
Vrstvy dopované dusíkem a deponované při RGCF vykazují srovnatelné výsledky, kde nejvyšší hodnoty dosahuje vrstva s reakčním průtokovým koeficientem Nf = 90%, kde pouhých 0,8 % pracovního plynu se změnilo na NO2 nebo HNO3. S rostoucím Nf rostly nepatrně i hodnoty konverze NO – 0,72% (pro Nf = 70%), 0,75% (Nf = 75%) a 0,82%
Vrstvy dopované dusíkem a deponované při RGCF vykazují srovnatelné výsledky, kde nejvyšší hodnoty dosahuje vrstva s reakčním průtokovým koeficientem Nf = 90%, kde pouhých 0,8 % pracovního plynu se změnilo na NO2 nebo HNO3. S rostoucím Nf rostly nepatrně i hodnoty konverze NO – 0,72% (pro Nf = 70%), 0,75% (Nf = 75%) a 0,82%