斜角入射沉积TiO_2薄膜的光学特性和表面粗糙度

采用电子束热蒸发技术在K9玻璃基底上以不同的沉积入射角沉积了单层TiO2薄膜,研究了不同入射沉积角沉积的TiO2薄膜的光学特性、填充密度和表面粗糙度,并比较了不同膜层厚度下薄膜表面粗糙度与入射沉积角之间的关系。研究结果表明,随着入射沉积角的增加,TiO2薄膜的透射率增加,透射峰值向短波移动,薄膜的填充密度从入射沉积角0°时的0.801降低到入射沉积角为75°时的0.341;薄膜的表面粗糙度随着入射沉积角的增加而增加,当入射沉积角为75°时,薄膜的表面粗糙度略高于基底的表面粗糙度。在沉积入射角不变时,随着膜层厚度的增加,膜层的表面粗糙度降低。     

膜厚对ITO薄膜的电学与光学性质的影响

用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备不同薄膜厚度氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜.利用X线衍射(XRD)、透射光谱、四探针法和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜厚度(沉积时间)对ITO薄膜的结晶取向情况、透过率、电导率和表面形貌的影响.试验结果表明,在适当的沉积时间(5 min)下制备的ITO薄膜具有良好的光学性能和电学性能,其方阻为17 Ω/□,在可见光区域内的平均透过率为84%.     

ZnS/PS复合体系的白光发射

用电化学方法制备了一定孔隙率的多孔硅(PS)样品,然后用脉冲激光沉积(PLD)法以多孔硅为衬底生长一层ZnS薄膜.ZnS的带隙较宽,对可见光是透明的,用适当波长的光激发,PS发射的橙红光可以透过ZnS薄膜,与ZnS的蓝绿光相叠加,得到了可见光区较宽的光致发光带,呈现较强的白光发射.用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了ZnS薄膜的结构性质.结果表明,沉积的ZnS薄膜结晶质量较差,薄膜表面起伏不平,这是由于衬底PS的表面不平整所致.     

ZnS/PS复合体系的白光发射

用电化学方法制备了一定孔隙率的多孔硅(PS)样品,然后用脉冲激光沉积(PLD)法以多孔硅为衬底生长一层ZnS薄膜.ZnS的带隙较宽,对可见光是透明的,用适当波长的光激发,PS发射的橙红光可以透过ZnS薄膜,与ZnS的蓝绿光相叠加,得到了可见光区较宽的光致发光带,呈现较强的白光发射.用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征了ZnS薄膜的结构性质.结果表明,沉积的ZnS薄膜结晶质量较差,薄膜表面起伏不平,这是由于衬底PS的表面不平整所致.     

基片温度对电子束蒸发的ZnS薄膜性能的影响

采用电子束蒸发在不同基片温度下沉积ZnS薄膜,研究了基片温度对薄膜性能的影响.结果表明:不同基片温度下沉积的ZnS薄膜均呈多晶状态,为体心立方(闪锌矿)结构的β-znS,并具有明显的(111)面择优取向,导电类型为n型.随着成膜时基片温度的提高,薄膜结晶度越来越好,透过率增大,载流子浓度增大,而电阻率减小.     

SiO2薄膜TO与LO振动模式的数值研究

对Si-SiO2基底薄膜系统进行数值实验,将SiO2薄膜的能损函数与透过率光谱和反射椭圆偏振光谱进行对比,讨论了在红外透过率光谱和反射椭偏光谱中激发的SiO2薄膜TO和LO振动模式.在正入射的红外透过率光谱中,仅能发现SiO2薄膜的TO振动模式;在倾斜入射的s偏振透过率光谱中没有激发的LO模式;在倾斜入射的p偏振透过率光谱中,当入射角小于60时,三个TO振动模式全部被激发;当入射角大于60时,三个LO振动模式都被激发,而TO模式仅能激发两个.在反射椭偏光谱中,TO模式未被激发,仅能激发LO模式.在透过率光谱和反射椭偏谱中,振动频率分别具有向高波数和低波数方向频移的现象.     

能量密度和重复频率对PLD法制备ZnS薄膜性质的影响

利用脉冲激光沉积法在玻璃基片上、以不同的能量密度和重复频率制备了一系列ZnS薄膜。利用X射线衍射、X射线能量色散谱、紫外-可见-近红外分光光度计,对ZnS薄膜的晶体结构、化学组分、光学特性等进行表征。结果表明:所制备ZnS薄膜为富硫贫锌,结晶质量良好,为(002)晶面择优取向生长。能量密度为7.5 J/cm~2、重复频率为2 Hz是生长高质量ZnS薄膜的条件,其所制备的ZnS薄膜为纤锌矿结构,结晶程度最高,择优取向度最高(189.2),Zn/S摩尔比值接近化学计量比,堆积密度最大(0.967),可见光透过率高,禁带宽度为3.55 eV。     

Zn沉积时间对低温硫化制备ZnS薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法在不同时间下沉积了Zn薄膜,接着先后在200℃和400℃温度下的硫蒸气和氩气氛中进行了低温硫化退火,时间都为1 h,最后得到不同厚度的六方相ZnS薄膜。以XRD、SEM、EDS和紫外可见分光光度计对薄膜进行表征。研究表明:随着Zn沉积时间的增加,硫化制备的ZnS薄膜的晶粒尺寸、光透过率、带隙、S/Zn摩尔比都发生了明显变化,但变化趋势不同。并且,对其低温硫化生长ZnS薄膜的机理进行了讨论。此外,硫化前的抽真空处理可以明显改善ZnS薄膜的质量。所有低温硫化制备的ZnS薄膜在400~1100 nm范围光透过率约为70%,带隙值为3.49~3.57 eV。其中,3 min沉积的Zn在抽真空后低温硫化生长的ZnS薄膜质量最佳。     

联氨对化学水浴沉积ZnS薄膜的影响

在A(ZnSO4、SC(NH2)2、NH4OH)和含有联氨的B(ZnSO4、SC(NH2)2、NH4OH、(NH2)2)两种水溶液中采用化学水浴法沉积ZnS薄膜,研究了联氨对薄膜沉积过程和薄膜性质的影响.结果表明,加入少量联氨以后,薄膜沉积速度明显增加.两种溶液沉积的ZnS都为立方相结构,且含有联氨的B溶液沉积的ZnS薄膜表面附着颗粒较少.在含有联氨的B溶液中沉积的ZnS薄膜结晶度和短波区的透过率均高于A溶液沉积的ZnS薄膜.将两种溶液沉积的ZnS薄膜作为电池缓冲层制备铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池,加入联氨沉积的ZnS制备的CIGS电池转换效率达到7.77%,比不加联氨沉积的ZnS制备的CIGS电池转换效率提高了1.3%.     

偶氮类有机薄膜的光存储与光调剂特性研究

本文利用光致双折射技术 ,研究了两种新型偶氮类光电功能材料的光存储与光调制特性。对比研究结果表明 :含偶氮侧链聚合物具有更好的光存储功能 ,而偶氮小分子掺杂聚合物则更适用于光调制。文中还利用偶氮小分子掺杂聚合物薄膜 ,通过改变附加偏振光的偏振方向得到了一级自衍射的放大和衰减信号 ,从而在 0°～ 90°范围内完成了偏振光调制光学全息技术     

Substrate‐Dependent Molecular and Nanostructural Orientation of Nafion Thin Films

The effects of film thickness and substrate composition on the ionomer structure in porous electrodes are critical in understanding pathways toward developing higher performance electrochemical devices, including fuel cells and batteries. Insights are gained into the molecular and nanostructural orientation dependence for thin Nafion films (12–300 nm thick) on gold, platinum, and SiO₂ model substrates. Molecular orientation is determined from the birefringence measured using spectroscopic ellipsometry, while the nanostructural orientation of the ionic domains is measured using grazing‐incidence small‐angle X‐ray scattering. Density functional theory calculations for the molecular polarizability of the Nafion backbone and side chain show complimentary contributions to the measured birefringence values for the material. Nafion films prepared on SiO₂ substrates exhibit a nearly isotropic molecular and nanostructural orientation. Films on gold and platinum display parallel backbone orientations, relative to the substrate, with decreasing film thickness. However, a birefringence transition toward molecular isotropy is observed for 30 nm thick films on Au and Pt; while the ionic nanostructured domains continuously align parallel to the substrate. This apparent isotropic molecular orientation with increasing domain orientation highlights the difference between the backbone and side chain orientation, a key finding for elucidating transport in confined films at the interfaces.     

硅基硫化锌薄膜的溅射法生长技术

利用射频磁控溅法在Si衬底上制备ZnS薄膜,用X射线衍射技术对薄膜的结构相变进行研究,揭示了Si衬底上ZnS薄膜的微观结构和相变特征与溅射功率的关系,为寻找高新发光材料提供依据。     

现代介质薄膜

介质薄膜是一类重要的电子薄膜。现代常用的介质薄膜种类很多，按其成分可分为无机薄膜、有机薄膜和复合薄膜三类。同一种介质薄膜当制造工艺略有不同时，就会出现性能差别较大的结果，且随着膜厚的减小，这种现象表现得越来越明显。现在介质薄膜的进展可归纳为：（１）成膜技术的提高，其工艺特点是精细、程控和准确；（２）薄膜下限厚度的减小，如陶瓷薄膜已降到１μｍ，大量生产的高分子聚合物薄膜已降至１００ｎｍ；（３）涌现出了不少新型介质薄膜。从８０年代以来兴起了对纳米级介质薄膜的研究热潮     

ZnS薄膜制备和光学性能研究

采用化学水浴法,以硫酸锌、硫脲、联氨、氨水和去离子水为反应前驱物制备ZnS薄膜。采用SEM、EDS、XRD和透射光谱分析方法,研究反应前驱物中氨水以及联氨的浓度对ZnS薄膜形貌、成分、结构和光学性能的影响,同时对ZnS薄膜的形成机理做进一步分析。结果表明:ZnS薄膜由纳米颗粒组成,这些ZnS纳米颗粒为非晶态结构。ZnS薄膜中S与Zn原子比最大为0.79∶1,薄膜中夹杂少量ZnO或Zn(OH)2。ZnS薄膜在可见光波段的透过率大于80%,禁带宽度为3.74～3.84 eV。氨水和联氨浓度对薄膜形貌、成分和光学性能有较大的影响。当反应前驱物中氨水浓度为0.5～0.8 mol/L、联氨浓度为0.5～1.0 mol/L时,溶液中的化学反应以在衬底上发生的离子-离子反应占主导作用,能在衬底上形成致密且颗粒大小分布均匀的ZnS薄膜,S与Zn的原子比接近1∶1。     

Inhomogeneous thin film optical filters fabricated using glancingangle deposition

A novel method for fabricating inhomogeneous thin film optical interference filters is discussed. Glancing angle deposition (GLAD) and substrate motion are used to create a single material thin film with periodic index variation as a function of thickness. Filters fabricated with this technique promise to be much simpler and cheaper to produce and to have much lower stress than interference filters fabricated with other techniques     

MgO缓冲层对Si衬底上制备Fe3Si薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法和热加工工艺在n型Si衬底上溅射不同厚度的MgO层并制备Fe-Si薄膜层,退火后形成Fe3Si/MgO/Si多层膜结构.利用MgO缓冲层对退火时Si衬底扩散原子进行屏蔽,并分析MgO层对Fe3Si薄膜结构和电学性质的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪对Fe3Si薄膜的晶体结构、表面形貌、断面形貌和电阻率进行表征与分析.研究结果表明:当MgO层厚度为20 nm时生成Fe0.9Si0.1薄膜,当厚度为50,100,150和200 nm时都生成了Fe3Si薄膜,生成的Fe3Si和Fe0.9Si0.1薄膜以(110)和(211)取向为主.随MgO缓冲层厚度增加,Si衬底扩散原子对Fe3Si薄膜的影响减小,Fe3 Si薄膜的晶格常数逐渐减小,晶粒大小趋向均匀,平均电阻率呈现先增大后减小趋势.研究结果为后续基于Fe3 Si薄膜的器件设计与制备提供了参考.     

利用磁力显微镜研究倾斜溅射对TbFe薄膜磁性能的影响

磁力显微镜(MFM)作为研究表面磁结构的有力工具已广泛应用于磁性薄膜的研究TbFe磁致伸缩薄膜在实际应用中要求易磁化轴平行于膜面，以获得较低的面内饱和场Hs。传统的成膜技术难以实现这一目标，采用倾斜溅射方法制备ThFe薄膜可有效降低面内饱和场Hs。通过测量样品的磁滞回线可以发现，易磁化轴随着溅射角度的增加逐渐偏离样品的法线方向，而取向于平行膜面。本研究工作利用MFM研究了不同溅射角度得到的TbFe薄膜的磁畴结构。发现薄膜的磁畴结构随着溅射角度的增加逐渐由垂直畴转化为水平畴，与磁滞回线测量得到的易磁化轴方向发生偏转的结果相吻合。     

不同制备工艺下氧化硅和氧化铪薄膜的椭偏光谱

椭偏技术是一种分析表面的光学方法,通过测量被测对象(样品)反射出的光线的偏振状态的变化情况来研究被测物质的性质。结合XRD和原子力显微镜等方法,利用椭圆偏振光谱仪测试了单层SiO2薄膜(K9基片)和单层HfO2薄膜(K9基片)的椭偏参数,并用Sellmeier模型和Cauchy模型对两种薄膜进行拟合,获得了SiO2薄膜和HfO2薄膜在300～800 nm波段内的色散关系。用X射线衍射仪确定薄膜结构,用原子力显微镜观察薄膜的微观形貌,分析表明:SiO2薄膜晶相结构呈现无定型结构,HfO2薄膜的晶相结构呈现单斜相结构;薄膜光学常数的大小和薄膜的表面形貌有关;Sellmeier和Cauchy模型较好地描述了该波段内薄膜的光学性能,并得到薄膜的折射率和消光系数等光学常数随波长的变化规律。     

调制型Au/Sn薄膜微观形貌及合金化工艺

采用Au和Sn单质金属靶,通过直流磁控溅射法制备调制型Au/Sn薄膜(薄膜层数为3~21),经快速退火后,实现单质多层薄膜的合金化。主要研究了Au/Sn薄膜微观形貌和合金化工艺控制。结果表明,当固定薄膜总厚度为2μm时,320℃下退火10min后,膜层表面粗糙度与薄膜层数呈反比。薄膜层数较少(n=3)、调制周期厚度较大时,由于Au与Sn间扩散不完全,合金化不充分,造成薄膜表面起伏较大,其均值粗糙度最高达到188.5nm。随着薄膜层数不断增加,调制周期厚度减小到纳米级,薄膜也更加致密、平整,n=21时,320℃下退火10min后均值粗糙度仅为29.7nm。优化合金化工艺过程中,采用了不同的优化方法,包括增加退火温度、延长保温时间、降低薄膜总厚度和调制周期,最终在膜层厚度为700nm、退火温度为320℃、退火时间为10min的工艺条件下,获得了表面致密平整、合金化充分及金锡质量比约为80∶20的合金薄膜,均值粗糙度仅为23.5nm。