多波段大口径全介质高反膜的设计与制备

目的 研究多波段全介质高反射薄膜的光谱性能、应力特性以及膜层的抗激光损伤性能,获取应力状态良好的大口径薄膜样片。方法 选用TiO₂、SiO₂高低折射率材料,设计并制备500～650 nm、780～830 nm、1 050～1 080 nm 3波段兼容的介质高反膜。研究单层膜工艺参数,监控波长为560 nm,基于电场强度分布,膜系结构优化为G/（HL）⁸H（2L）⁴ （1.4H1.4L）⁸H2L（1.9H1.9L）⁸1.9 H/A。在不同膜堆之间添加低折射率层来抑制虚设问题,平滑反射光谱,通过离子束辅助电子束蒸发技术在φ220 mm的大口径基底上成功制备出性能良好的宽波段大尺寸多层高反射薄膜。结果其反射光谱在可见光500～650 nm波段范围内,平均反射率为99.5%,峰值反射率为99.9%,最低反射率为95.1%;在780～830 nm波段内,峰值反射率为99.9%,平均反射率为99.8%,最低反射率为99.6%;在1 050～1 080 nm波段内,其平...     

AlCoCrCu0.5 NiFe高熵合金氧化物薄膜光学特性的研究

目的制备AlCoCrCu_(0.5)NiFe高熵合金氧化物薄膜,并对其光学性能进行表征。方法使用磁控溅射设备在单晶硅片和玻璃上制备AlCoCrCu_(0.5)NiFe高熵合金氧化物薄膜,并对膜进行退火处理。使用椭圆偏振光谱仪对薄膜的光学特性进行分析。结果随着氧含量的增加,折射系数减小。当光波长为633 nm时,折射系数为1.69~2.40。当氧分压为10%,折射率色散曲线在475 nm和600 nm处出现拐点,在600 nm之后折射率随着波长的增大而逐渐减小。当氧分压为30%时,折射率曲线在500 nm和600 nm处出现拐点,在600 nm后折射率趋于稳定。当氧分压为50%时,折射率曲线在525 nm处出现拐点,之后折射率随波长的增大而逐渐增大。在450~550 nm波段内,AlCoCrCu_(0.5)NiFe氧化物薄膜的吸收系数随氧分压的增加而增加。在550~850 nm波段内,薄膜的吸收系数随工作气压的变化趋势不明显。随着氧分压的增加膜的颜色逐渐变深。经过退火处理后,膜的颜色进一步加深。在相同工艺参数的情况下,氧的分压增加,膜厚减小。结论适当减小氧分压,能获得具有高折射率的AlCoCrCu_(0.5)NiFe氧化物薄膜。不同的分压下,AlCoCrCu_(0.5)FeNi氧化物薄膜的吸收系数随波长的增加均存在一个拐点,并且随氧分压的增加,拐点的波长减小。氧含量增加导致氧化物薄膜厚度减小,颜色加深。     

金刚石自支撑膜衬底制备AlN薄膜的性能

采用射频磁控反应溅射法在金刚石自支撑膜衬底上沉积了AlN薄膜,XRD结果表明得到了（002）面择优取向的AlN薄膜;AFM的表面形貌结果显示薄膜表面平整,晶粒均匀,表面粗糙度为2.97 nm。XPS分析结果表明,离子剥蚀2.1 nm后Al/N原子百分比接近于1∶1;结合红外透过曲线和纳米力学探针测试,表明AlN薄膜在1500～800 cm-1波段对金刚石膜有约14%的增透作用,其平均硬度为21.5 GPa,平均弹性模量为233.3 GPa。     

双源共蒸技术制备MgF2/ZnS复合薄膜的特性

目的以MgF_2和ZnS为单组分制备MgF_2/ZnS复合薄膜,研究复合薄膜的光学性能,以获取任意折射率薄膜材料,并优化高损伤阈值激光薄膜的制备工艺。方法基于光电极值膜厚监控原理,采用电子束热蒸发和电阻热蒸发技术制备了复合薄膜,测量了复合薄膜的折射率、消光系数和透射率光谱,并对其激光损伤特性进行了研究。结果在所研究的工艺参数范围内,当Mg F_2和ZnS的沉积速率比为5∶1、4∶1、2∶1、1∶1和0.5∶1时,所制备复合薄膜的折射率分别为1.4227、1.4932、1.6318、1.9044和2.0762(波长550 nm)。复合薄膜的折射率符合正常色散,当沉积速率选取合适,可以获得介于两种组分薄膜材料之间的任意折射率。对激光损伤性能测试的结果显示,不同沉积速率比率下制备的复合薄膜的激光损伤阈值可能介于两种单组分薄膜之间,也可能高于每种单组分薄膜的激光损伤阈值,其激光损伤阈值最高比单组分MgF_2薄膜高28.6%,比单组分ZnS薄膜高96.4%。结论采用光电极值法监控膜厚,可根据不同蒸发源的蒸发特性,获得介于单组分膜料折射率之间的任意折射率材料,双源共蒸技术获取中间折射率是可行的。采用双源共蒸技术制备的复合薄膜,可改善单组分膜层的缺陷,获得高于单组分薄膜激光损伤阈值的材料。     

采用盐类化学试剂制备减反增透膜层的方法

目的提高玻璃表面透过率,降低反射率。方法利用Na2CO3、Na3PO4、Na4P2O7等碱性盐溶液对预处理后的玻璃表面进行化学刻蚀,通过对玻璃表面纳米多孔结构以及断面刻蚀膜层厚度的调控,实现入射光在传递过程中产生相消干涉,从而实现对光的减反增透效果。通过扫描电镜观察玻璃腐蚀前后的表面形貌和断面膜层厚度,用紫外可见分光光度计对刻蚀前后玻璃的透过率和反射率进行测试,进一步调节刻蚀液浓度、刻蚀时间和刻蚀温度,优化实验方案,提高透过率。结果经碱性盐溶液刻蚀后,在24 h、92℃条件下,玻璃表面形成宽为20~30 nm,膜层厚度为100~150 nm,分布比较均匀的细微沟槽,玻璃的平均透过率达97.53%,比原始基片提高了7%,刻蚀前后成分基本无变化,光学性能得到了有效提高。固定刻蚀液浓度和刻蚀时间,样品透过率随刻蚀温度的升高,先增大后降低;固定刻蚀液浓度和刻蚀温度,样品透过率随刻蚀时间的增加,先增大后降低;固定刻蚀时间和刻蚀温度,样品透过率随刻蚀液浓度的增加,先增大后降低。结论采用碱性盐类化学试剂对玻璃表面进行化学刻蚀,使玻璃表面的化学键断裂,在玻璃表面形成疏松膜层结构,当刻蚀层达到一定厚度时,一定波长的光在玻璃表面发生相消干涉,可有效提高玻璃表面的透过率,降低反射率。     

TiO2薄膜的椭圆偏振光谱研究

采用溶胶-凝胶工艺制备TiO2薄膜.XRD结果表明所制备TiO2薄膜为锐钛矿结构.场发射SEM结果显示TiO2薄膜致密、无裂纹,晶粒尺寸约为60～100 nm,单层薄膜厚度约为50 nm,且膜厚随着热处理温度的升高而增大.采用椭圆偏振光谱仪测试了薄膜的椭偏参数ψ、△与波长λ的色散关系,选用Cauchy模型对TiO2薄膜的折射率、消光系数和厚度进行了拟合.结果表明当波长大于800 nm时,TiO2薄膜的折射率在2.09～2.20左右,消光系数约为0.026.并对不同热处理温度下制备的TiO2薄膜光学常数及厚度进行了分析讨论.     

金刚石上不同晶体结构Y2O3膜性质与增透性能研究

目的研究不同晶体结构Y_2O_3薄膜的性质及其对金刚石增透性能的影响规律。方法采用反应磁控溅射的方法,通过控制氧氩比,在金刚石膜上制备立方与单斜两种不同晶体结构的Y_2O_3薄膜,随后系统研究两种Y_2O_3薄膜的性质与增透性能。结果在低氧氩比下获得了立方结构Y_2O_3薄膜,在高氧氩比下获得了单斜结构Y_2O_3薄膜,二者表面粗糙度分别为2.57、1.07nm。两种晶体结构均呈现出符合Y_2O_3原子配比的价态。立方和单斜结构的Y_2O_3薄膜硬度分别为17.4、12.6 GPa;弹性模量分别为248.1、214.6 GPa。双面镀制立方结构Y_2O_3薄膜后,金刚石膜在10.0μm透过率最大,达89.1%,增透24.5%;单斜结构Y_2O_3薄膜在7.4μm透过率最大,达90.4%,增透25.4%。结论通过控制氧氩比可以获得热力学稳定的立方Y_2O_3薄膜和亚稳态的单斜Y_2O_3薄膜。立方和单斜结构的Y_2O_3薄膜中O与Y原子价态均符合其化学计量比。立方结构Y_2O_3薄膜呈现出更高的硬度与弹性模量。两种结构对金刚石窗口均呈现出良好的增透效果。单斜结构Y_2O_3薄膜增透效果更佳与其较低的折射率有关,且相比于立方结构Y_2O_3薄膜,增透最佳值向低波长方向移动。     

金属铜辅助化学刻蚀对金刚线切割多晶硅的制绒

针对金刚线切割多晶硅制绒后硅片反射率偏高且切割纹难以去除等问题,采用酸性湿法刻蚀预处理再结合低成本的金属铜辅助化学刻蚀成功的实现了金刚线切割多晶硅片表面制绒。研究结果表明,随着酸腐蚀时间的增加,金刚线切割多晶硅片表面切割纹、粗糙度得到有效改善。倒金字塔结构的引入能够有效地降低硅片表面的反射率。当酸洗预处理时间为5 min,金属铜辅助化学刻蚀时间为15 min时,样品表面倒金字塔结构最均匀,且在300~1 100 nm波长范围内,获得最低平均反射率3.32%。同时优越的减反效果和去除切割纹能力,使得制绒后金刚线切割多晶硅片有望实现高效率的太阳能电池。     

Mo-Al2O3太阳能选择吸收涂层的制备及其光学性能

选用金属Mo作为红外反射层,Mo-Al_2O_3作为吸收层,Al_2O_3作为减反射层,利用磁控溅射镀膜技术,在抛光的316L不锈钢片上制备具有双吸收层的Mo/Mo-Al_2O_3/Al_2O_3太阳能选择吸收膜系,研究减反射层和高、低金属吸收层的厚度及其金属体积分数对膜系选择吸收性能的影响。结果表明,当减反层厚度为50 nm时,所得膜系的选择吸收性能最佳。高金属吸收层厚度的增加会使薄膜反射率的骤升阈值发生红移,薄膜的发射率升高,但其厚度过高,则会影响薄膜的干涉效应。低金属吸收层厚度的增加会导致可见光波段的吸收率增加,红外波段的发射率上升,薄膜反射率的骤升阈值红移。高金属吸收层中金属体积分数增加会导致它的方块电阻降低,使薄膜的红外发射率下降。低金属吸收层中金属体积分数的增加,会导致薄膜的红外干涉下降,使其发射率升高,获得薄膜的最佳吸收率为0.922,发射率为0.029。     

无水溶胶-凝胶法制备TiO_2-有机硅杂化光波导薄膜（英文）

采用无水溶胶-凝胶法合成了新型的TiO2/有机硅杂化材料,得到的低-OH含量的光学薄膜适合应用于光波导、光集成器件和光传感器等领域。以二苯基二羟基硅烷(Diphenylsilanediol,DPSD)、钛酸丁酯(tetrabutoxytitanate,TBT)和γ-甲基丙烯酰氧-基丙基三甲氧基硅烷(γ-methacloxypropyl trimethoxysilane,MAPTMS)为先驱体,制备出折射率可调、高透明度的有机-无机杂化光波导材料,分别在石英玻璃基片和单晶硅片上旋转涂膜得到平面光波导薄膜。用Abbe折射仪测试薄膜的折射率,用紫外-可见光-近红外分光光度计测试了薄膜的光吸收性质,用Fourier红外光谱仪和Raman光谱仪测试了薄膜的红外振动吸收光谱和Raman散射光谱并讨论了材料结构,并用棱镜耦合法测试平面光波导在632.8 nm波长下的光传输损耗。结果表明:控制Ti的加入(摩尔含量7%~22%)可以调节薄膜的折射率(1.49~1.52):平面光波导的光传输损耗约为0.7 dB/cm。此外,通过软刻蚀技术和PDMS软印章在杂化薄膜表面得到了线宽约为700 nm的光栅微结构。     

冷颜料对建筑节能涂层性能影响研究

目的探究冷颜料在建筑节能涂层中的应用,通过降低建筑外墙温度来实现节能降耗。方法以钛铬黄及铁黄作为颜料,改性硅溶胶-苯丙复合乳液作为成膜基料,制备了两种建筑节能涂料,探讨了两种颜料及其掺量对建筑节能涂层性能的影响。采用X射线衍射仪、紫外/可见/近红外分光光度计、精密色差仪和红外发射率测量仪,对颜料及涂层性能进行表征,采用红外灯模拟太阳热源测量涂层的隔热性能。结果相比于铁黄,钛铬黄"冷"颜料拥有更大的晶粒尺寸和更高的近红外平均反射率,其晶粒尺寸和近红外平均反射率分别比铁黄高52.3 nm和14.06%。当钛铬黄掺量为20%时,涂层近红外平均反射率最大,最大值为68.69%,试板平衡温度较空白板及相同铁黄掺量试板分别低23.1℃和10.6℃,隔热效果明显。结论冷颜料相比于传统铁系颜料更适宜做建筑节能涂层用颜料,具有一定的应用价值和意义,实际应用中冷颜料掺量以20%为宜。     

GaN/C60多层膜结构及光学特性的理论分析

使用转移矩阵方法计算了GaN／C60多层膜一维光子晶体的带隙结构。计算结果表明,由厚度分别为21nm、49nm的GaN、C60薄膜组成的多层膜结构,在中心带隙为6．46eV处有一不完全的光子带隙存在,反射率最高可达64．3％。     

磁控反应溅射AIN薄膜光学性能研究

为了制备光学性能良好的AlN薄膜.采用磁控反应溅射法制备了氮化铝(AlN)薄膜,利用椭圆仪、分光光度计、傅立叶变换光谱仪对AlN薄膜进行了相关光学性能的分析.结果表明:在波长为400～1100nm时,AlN薄膜的折射率为2.0～2.4,透过率都在88%以上;在200～300nm远紫外光范围内,薄膜具有强烈的吸收;在红外吸收光谱中,677cm-1处存在1个强烈的吸收峰,说明薄膜中已经形成了AlN.     

高折射率锐钛矿TiO2薄膜的低温直流磁控溅射制备技术

目的研究低温条件下高折射率锐钛矿结构TiO_2薄膜的制备条件及影响因素。方法用直流磁控溅射技术(DCMS)和改进的直流磁控溅射技术(能量过滤磁控溅射技术,EFMS)制备TiO_2薄膜。采用正交试验方法研究DCMS技术工艺参数对TiO_2薄膜的影响,确定了低温制备高折射率锐钛矿TiO_2的最优制备条件,在该最优制备条件下,又采用FEMS技术制备了TiO_2薄膜,并对比两种技术制备的薄膜。TiO_2薄膜的微结构用X射线衍射和Raman光谱衍射进行表征,样品的表面形貌用扫描电镜SEM进行观察,薄膜的光学特性用椭偏光谱仪测试、拟合处理得到。结果在较低的温度100℃下,利用DCMS和EFMS技术制备的TiO_2薄膜具备良好的单一锐钛矿结构。EFMS技术制备TiO_2的孔隙率为4.7%,550 nm处的折射率为2.47,平均晶粒尺寸为12.5 nm。经计算,DCMS和EFMS技术制备的TiO_2薄膜的光学带隙分别为3.08 e V和3.37 e V。结论利用DCMS技术和EFMS技术可在低温制备出锐钛矿TiO_2薄膜,EFMS技术制备的薄膜孔隙率较低,折射率较高,晶粒较均匀细小,光学带隙较大。     

All-optical light modulation in anthraquinone dye doped waveguides based on an improved prism coupling method

In this paper, an improved all-optical light modulation scheme has been proposed with respect to photo-induced changes of the refractive index of polymer planar waveguides by the m-line spectroscopy technique. An improved prism coupling method was used to realize it. In this prism coupling configuration, the strong pump (writing) beam excited by an Ar⁺ laser at 514 nm is illuminated on film sample by passing through the upper base of prism, and induces local refractive index changes by heating. A probe (reading) beam, which is coupled into prism coupling system and forms waveguide modes in film, is modulated for its changes of reflectivity due to changes of refractive index of waveguide film. A shift of sharp guided wave resonance is observed and 20 ms of response time is obtained.     

OPTICAL CHARACTERIZATION OF TiO2 THIN FILM ON SILICON SUBSTRATE DEPOSITED BY DC REACTIVE MAGNETRON SPUTTERING

1.IntroductionTiO2thin film hasattracted considerable attention in recentyears,due to itshigh refractive index,high transparency in the visibleand near-infrared w avelength region,high dielectricconstant,w ide bandgap,high w earresistance and stability,etc.These m ake itsuitable foruses as solarcells[1-3],protectiveantireflection film s[4],photocatalytic detoxification of polluted w ater[5],electrochom ic devices[6],self-cleaning and antifogging film s[7]and so on.A tpresent,m any differenttec…     

Effect of film thickness on microstructure parameters and optical constants of CdTe thin films

Different thickness of cadmium telluride (CdTe) thin films was deposited onto glass substrates by the thermal evaporation technique. Their structural characteristics were studied by X-ray diffraction (XRD). The XRD experiments showed that the films are polycrystalline and have a zinc-blende (cubic) structure. The microstructure parameters, crystallite size and microstrain were calculated. It is observed that the crystallite size increases and microstrain decreases with the increase in the film thickness. The fundamental optical parameters like band gap and extinction coefficient are calculated in the strong absorption region of transmittance and reflectance spectrum. The possible optical transition in these films is found to be allowed direct transition with energy gap increase from 1.481 to 1.533 eV with the increase in the film thickness. It was found that the optical band gap increases with the increase in thickness. The refractive indices have been evaluated in transparent region in terms of envelope method, which has been suggested by Swanepoul in the transparent region. The refractive index can be extrapolated by Cauchy dispersion relationship over the whole spectral range, which extended from 400 to 2500 nm. It is observed that the refractive index, n increases on increasing the film thickness up to 671 nm and then the variation of n with higher thickness lie within the experimental errors.     

退火温度对锗薄膜光学性能和表面结构的影响

研究了退火温度对电子束蒸发制备的锗薄膜光学性能和表面结构的影响规律.在硅基底上制备了厚度约850 nm的Ge薄膜,分别在350、400、450和500℃下进行退火.通过红外光谱仪测试了薄膜的透射率变化,采用光谱反演法得到了薄膜折射率和消光系数的变化规律,使用X射线衍射和原子力显微镜测试了样品的结晶特性和表面形貌.结果 ...     

Microstructure and Optical Properties of Ti_(54.5)Ni_(45.5) Nanocrystalline Thin Film

Nanocrystalline Ti_(54.5)Ni_(45.5)thin film was prepared by magnetron sputtering followed by rapid thermal annealing.The film displayed martensite structure and(001)compound twin substructure,and the transformation temperatures M_sand A_sare 313 and 365 K,respectively.The reflectivity for the wavelength from 200 to 800 nm at 298 and393 K was investigated,and the results showed that the optical reflectivity contrast between martensite and austensite at780,650,514 and 405 nm was 105.64,170.83,112.22 and 149.92%,respectively,which were larger than those of other reported optical recording materials.