溶胶-凝胶法制备ITO薄膜及其光电性能的研究

采用溶胶-凝胶工艺,用提拉法在玻璃基底上制备了ITO透明导电薄膜。使用四探针测试仪和紫外可见光分光光度计测量薄膜的方阻和透过率,并采用XRD、SEM等测试手段对薄膜的晶体结构、表面形貌进行了表征。结果表明,掺锡比例和热处理温度对薄膜的导电性具有重要影响,在掺Sn量为15%(原子分数比)、450℃热处理时薄膜的方阻最小;薄膜的透过率曲线随掺锡比例的增加向紫外方向移动。随着热处理时间、镀膜层数的增加,薄膜的方阻先减小,最后趋于一稳定值,在可见光范围内薄膜的透过率变化较小。     

二氧化锡薄膜的最佳掺杂含量理论表达式

二氧化锡薄膜应用广泛。本文讨论掺锑和掺氟的二氧化锡透明导电薄膜的最佳掺杂含量问题,建立模型并给出理论表达式,得出的最佳掺杂含量值和实验数据相符。     

光子器件的基础--玻璃光敏性的研究综述

本文综述了近年来玻璃光敏性研究的情况,概述玻璃光敏性的研究历史,重点介绍近年来掺锗二氧化硅、掺锡二氧化硅等几种玻璃材料的光敏性和光敏性机理研究的最新成果,其中包括作者最近的研究成果.     

二氧化锡薄膜电阻

二氧化锡薄膜除了用于制造导电玻璃外,还可以塗敷在陶瓷基体上,制造耐高温,高可靠的电阻器的导电层。本文研究了二氧化锡薄膜的形成方法和适合成批生产固定电阻器的工艺;煅烧热处理规范对电气性能的影响;加入各种杂质后,可以改进二氧化锡薄膜的热稳定性及电气参数;并讨论了二氧化锡薄膜的结构和导电机理。设计出了RJY型金属氧化膜固定电阻器。 (一) 前言。 (二) 二氧化锡薄膜的形成与特性。 Ⅰ.二氧化锡薄膜的形成。 Ⅱ.二氧化锡薄膜的特性。 (三) 二氧化锡薄膜电阻器。 (四) 讨论。 (五) 结论。     

掺氮类金刚石薄膜的导电性能及退火特性

对含氮的类金刚石薄膜的导电性能进行了研究,发现随着氮含量的增加,沉积薄膜的电导率增加较缓,且当氮含量达到一定值后,氮含量继续增加反而薄膜电导率有所下降.对薄膜进一步热处理,结果表明低掺氮的薄膜退火后导电性能有了较大的提高,而高掺氮的薄膜退火后电导率有所下降.文章通过分析退火前后薄膜的红外光谱,提出了充当施主杂质中心氮原子"激活"的慨念和高掺杂后薄膜中氮原子形成a-CNx结构.从而从微观结构解释了掺氮对类金刚石薄膜导电性电能的影响.     

超声雾化喷涂工艺及优质二氧化锡透明导电薄膜的研究

报道了采用超声雾化喷涂工艺沉积优质掺杂二氧化锡透明导电半导体薄膜的实验成果 ,选用氟作为掺杂元素 ,通过改变掺杂量和工艺参数 ,可控制薄膜的方块电阻在 1 0 Ω/□以上的范围内变化 (40 0 nm膜厚 ) ,掺氟离子二氧化锡为 n型导电半导体 ,高浓度掺杂的二氧化锡薄膜光学透过率为 87%～ 90 % (采用 550 nm单色光源测透过率 )。用 X射线衍射及扫描电子显微镜分析 ,可获得该薄膜材料的微结构、表面形貌以及薄膜组成、掺杂百分含量。该成果为大规模生产优质二氧化锡透明导电薄膜 ,提供了有效、简单的方法和装置。     

射频磁控溅射法制备SnO2:Sb透明导电薄膜的光电性能研究

采用射频磁控溅射法在载波片玻璃衬底上制备了锑掺杂二氧化锡(SnO2Sb)透明导电薄膜.利用霍耳效应实验、紫外可见光光谱仪、n(折射率)k(消光系数)d(薄膜厚度)光谱仪对该导电薄膜的光电性能进行了测试.讨论了氧气分压对样品光电性能的影响,增加氧气分压,薄膜的厚度减小、吸收边和截止波长蓝移,光学带隙增大,并且氧气分压对薄膜电阻率、载流子浓度和霍耳迁移率的影响不是线性的,而是存在一个最佳值.当氧气分压为0.10 Pa时,薄膜的光电性能最佳,此时膜厚为399 nm,可见光平均透过率为70 %,电阻率为2.5×10-3 Ω·cm,载流子浓度为1.2×1021 cm-3,载流子霍耳迁移率为2.04 cm2·V-1·s-1,其光电特性已达到了TFT-LCD透明电极的要求.     

射频磁控溅射法制备SnO_2∶Sb透明导电薄膜的光电性能研究

采用射频磁控溅射法在载波片玻璃衬底上制备了锑掺杂二氧化锡(SnO2∶Sb)透明导电薄膜。利用霍耳效应实验、紫外可见光光谱仪、n(折射率)k(消光系数)d(薄膜厚度)光谱仪对该导电薄膜的光电性能进行了测试。讨论了氧气分压对样品光电性能的影响,增加氧气分压,薄膜的厚度减小、吸收边和截止波长蓝移,光学带隙增大,并且氧气分压对薄膜电阻率、载流子浓度和霍耳迁移率的影响不是线性的,而是存在一个最佳值。当氧气分压为0.10 Pa时,薄膜的光电性能最佳,此时膜厚为399 nm,可见光平均透过率为70%,电阻率为2.5×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.2×1021cm-3,载流子霍耳迁移率为2.04 cm2.V-1.s-1,其光电特性已达到了TFT-LCD透明电极的要求。     

掺铒硅酸盐玻璃光谱性质研究

通过对掺铒磷酸盐和硅酸盐玻璃光谱性质的研究,总结了氧化铒含量、Yb3+敏化剂含量、玻璃组成对荧光谱半高宽、荧光光谱形状、荧光寿命、上转换强度的影响规律,并对它们的光谱参数和上转换系数进行了计算.结果表明在同样掺杂浓度下,掺铒磷酸盐玻璃荧光寿命大于掺铒硅酸盐玻璃,前者在高铒浓度下(3.9×1020 cm-3)仍可达到7 ms荧光寿命,而后者荧光寿命只能达到5 ms.掺铒磷酸盐玻璃中随着Er3+含量的增加,荧光上转换增强不明显,而掺铒硅酸盐玻璃中,铒含量的增加会导致上转换效应的明显增加.通过对光谱参数的综合分析,优化了这二类玻璃的组成,为掺铒磷酸盐和硅酸盐玻璃在平面光波导器件和高铒浓度掺杂的EDFA器件中的应用提供了重要参考.(OH22)     

掺铒光纤的纤芯折射率

在光纤研制过程中掺铒光纤(EDF)的纤芯折射率控制尤为关键。对采用改进型化学气相沉积(MCVD)技术沉积纤芯疏松层,并用溶液浸泡法,采用不同铝离子浓度的氯化铒溶液制作的四种掺铒光纤进行了折射率测试和电子探针微小分析(EPMA)。提出了掺铝将改变原疏松层中的二氧化硅和二氧化锗的比例,铝离子进入疏松层越多,最后得到的掺铒光纤纤芯的二氧化锗的摩尔分数就会越少,用氧化铝生成和二氧化锗挥发两个化学反应式进行了解释。掺铝和掺锗都会提高纤芯的折射率,但由于锗减少引起的折射率降低量大于铝提高引起的折射率提高量,导致掺铝后纤芯的整体折射率下降。     

PbZr0.40Ti0.60O3非晶薄膜透射光谱性质研究

采用溶胶凝胶方法在石英玻璃上制备了均匀透明的PbZr0.40Ti0.60O3(PZT)非晶薄膜，测量了200-1100nm的紫外可见近红外透射光谱，根据经典的包络计算方法，同时获得薄膜在透明振荡区的折射率，消光系数以及厚度，薄膜的折射率色散关系可以通过单电子sellmeier振荡模型成功地进行解释。最后，根据Tauc's法则，得到PbZr0.40Ti0.60O3非晶薄膜的禁带宽度为3.78eV。     

Nano-ZnO film preparation at low temperature and the optical indices calculation

The refractive indices of thin films based on Kramers-Kronig theory are corrected. And the correction theory is used to determine the optical indices of nano-ZnO thin films prepared by low temperature sol-gel method. The calculated results indicate that in the visible （Vis） range, the refractive indices of nano-ZnO thin films exhibit a slight abnormal dispersion, while in the ultraviolet （UV） region, the refractive indices increase with wavelengths increasing （normal dispersion）. But the refractive indices show complex change near the absorption edge. The maximum refractive index （1.95） of nano-ZnO thin films within UV range at low temperature annealing is much lower than that of the films annealed at high temperature. The absorption and refractive indices are closely related to the defects in nano-ZnO thin films.     

热蒸发紫外LaF3薄膜光学常数的表征

薄膜光学常数的精确测定对于设计和制备多层薄膜具有重要意义。在JGS1型熔融石英基底上,采用热蒸发沉积方法制备了不同厚度的LaF3单层薄膜样品,利用光度法来获取弱吸收薄膜和基底的光学常数,计算得到其在185～450nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。实验结果表明,当膜层厚度较薄时,LaF3薄膜折射率表现出不均匀性现象。随着薄膜厚度的增加,薄膜折射率不均匀性减小。在求解过程中选用不均匀模型后,拟合结果与实际测试光谱曲线吻合得很好,提高了薄膜光学常数的计算精度。     

磁控溅射法制备的PZT非晶薄膜光学性质研究

采用磁控溅射方法在石英玻璃上制备了PbZrxTi1-xO3(PZT)(x=0．52)非晶薄膜，并测量了200～1100nm的紫外．可见．近红外透射光谱．基于薄膜的结构和多层结构的透射关系，发展了仅有6个拟合参数的光学常数计算模型．利用该模型，可以同时获得薄膜在宽波段范围内的光学常数和厚度，得到折射率的最大值为2．68，消光系数的最大值为0．562，拟合薄膜厚度为318．1nm．根据Tauc′s法则，得到PZT非晶薄膜的直接禁带宽度为3．75eV．最后，利用单电子振荡模型成功地解释了薄膜的折射率色散关系．     

离子束溅射宽带吸收薄膜设计与制备技术研究

Si薄膜在可见光和近红外波段具有一定的吸收特性,可用于宽带吸收薄膜的制备。采用离子束溅射技术,在熔融石英基底上制备了不同沉积工艺参数的Si薄膜,基于透、反射光谱和椭偏光谱的全光谱数值拟合法,计算了Si薄膜的光学常数,并研究了氧气、氮气流量对其光学特性的影响。选择Si和Ta2O5作为高折射率材料、SiO2作为低折射率,设计了吸收率为2%和10%的宽带（1 000~1 400 nm）吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了宽带吸收薄膜,对于A=2%的宽带吸收光谱,在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为2.12%、2.15%和2.22%;对于A=10%的宽带吸收光谱,在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为9.71%、8.35%和9.07%。研究结果对于吸收测量仪、光谱测试仪等仪器的定标具有重要的作用。     

Template‐Free Sol‐Gel Preparation of Superhydrophobic ORMOSIL Films for Double‐Wavelength Broadband Antireflective Coatings

A double‐layer double‐wavelength antireflective (AR) coating with 100% transmittance at both 1064 nm and 532 nm, which is very important in high power laser systems, is designed using thin film design software (TFCalc). The refractive indices for the bottom and top layers of the designed AR coating are about 1.30 and 1.14. A simple, template‐free sol‐gel route is proposed to prepare the superhydrophobic ORMOSIL (organically modified silicate) thin film, which has an ultralow refractive index, by silica particle surface modification using hexamethylisilazane (HMDS); this treatment decreases the refractive index of the silica thin film from 1.23 to 1.13. The formation mechanism of the ultralow refractive index thin film is proposed. The particle surface modification with HMDS significantly improves the hydrophobicity of the coated film; the water contact angle of the film increases from 23.4° to 160°. The bottom layer, which has a refractive index of 1.30, is prepared from acid‐catalyzed and base‐catalyzed mixed silica sol. A double‐layer silica AR coating is obtained with transmittances of 99.6% and 99.8% at 532 nm and 1064 nm, respectively.     

PET复合衬底上梯度介质薄膜厚度的椭偏表征

为了监控3维玻璃上聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合衬底介质膜膜厚, 采用将PET复合衬底等效为单层基底材料的建模分析方法, 通过椭偏测量技术实现了复杂衬底上TiO₂梯度折射率材料薄膜厚度的检测。结果表明, 采用该方法测量的PET复合衬底上TiO₂梯度折射率薄膜厚度为212.48nm, 扫描电子显微镜的测量结果为211nm, 结果非常准确。以TiO₂为例验证了等效衬底方法, 该方法也同样适用于其它介质膜。等效衬底法可实现PET复合衬底上的TiO₂薄膜厚度的高精度测量表征, 对镀膜工艺过程监控具有重要意义。     

离子束溅射参数与Ta2O5薄膜特性的关联性

离子束溅射技术是制备Ta2O5薄膜的重要技术之一。采用正交试验设计方法,系统研究了Ta2O5薄膜的折射率、折射率非均匀性、消光系数、沉积速率和应力与工艺参数（基板温度、离子束压、离子束流和氧气流量）之间的关联性。通过使用分光光度计和椭圆偏振仪测量Ta2O5薄膜透过率光谱和反射椭偏特性,再利用全光谱反演计算的方法获得薄膜的折射率、折射率非均匀性、消光系数和物理厚度。Ta2O5薄膜的应力通过测量基底镀膜前后的表面变形量计算得到。实验结果表明:基板温度是影响Ta2O5薄膜特性的共性关键要素,其他工艺参数的选择与需求的薄膜特性相关。研究结果对于制备不同应用的Ta2O5薄膜制备工艺参数选择具有指导意义。     

直流磁控溅射制备a-Si:H膜工艺及其在激光器腔面膜上的应用

利用直流(DC)磁控溅射方法制备氢化非晶硅(a-Si∶H)薄膜。研究了氢气流量、溅射源功率对膜的沉积速率、氢含量(CH)以及光学性能的影响。通过傅里叶变换红外(FTIR)吸收光谱计算氢含量,其最大原子数分数为11%。用椭偏仪测量了膜的折射率n和消光系数k,发现a-Si∶H薄膜的k值和n值都随CH的增加而减小。将优化的实验结果用于半导体激光器腔面高反镜的镀制,a-Si∶H薄膜在808 nm波长处的n和k分别为3.2和8×10-3,获得了良好的激光输出特性。     

Polymeric thin films of controlled complex refractive index formedby the electrostatic self-assembled monolayer process

This letter reports a method, the electrostatic self-assembled monolayer process, for the synthesis of multilayer thin-film materials with controlled complex refractive index. By incorporating appropriate precursor molecules in each monolayer and organizing the physical order of the multiple monolayers through the material, it is possible to achieve designed complex refractive index properties. In this work, the real part of the refractive index of materials formed by this process was controlled from 1.424 to 1.615, and the imaginary part was controlled from 0.00001 to 0.035, both at a wavelength of 550 nm. To our knowledge, this is the first time that experimental measurements of self-assembled thin films are presented to demonstrate that this method is useful for the design and synthesis of thin films of controllable refractive index