溶胶凝胶法制备纳米TiO2薄膜及其性能的研究

目的 制备纳米TiO2薄膜并研究涂膜层数与催化性能的关系.方法 采用溶胶凝胶法并利用提拉技术制备纳米TiO2薄膜.应用朗伯-比尔定律分析其光催化活性,利用金相显微镜观察单层和多层薄膜的表面形貌,用红外光谱和XRD分析所制备薄膜材料的结构,利用甲基橙溶液研究该薄膜的光催化性能.结果 溶胶凝胶法在500℃的热处理温度制备了结晶良好的锐钛矿相结构的纳米TiO2薄膜材料,晶粒尺寸为40～80 nm;控制提拉速度和加入乙酰丙酮,能使薄膜的缺陷减少;涂膜层数为5层时光催化性能比1层到4层时好,这是由于5层时薄膜表面更均匀、更致密,但是层数增加也使薄膜的内应力增加,致使表面产生裂纹.结论 涂膜层数增加均使TiO2光催化性能得到提高,镀膜层数较少时,膜层较好,5层镀膜时膜层产生了裂纹.     

周期孔状金属薄膜传感器的研究

采用镂空模板法制备了大面积周期孔状金属薄膜,实验揭示了金属小孔阵列在中红外波段的异常透过率增强现象。通过对周期孔状金属薄膜处于不同周围介质下得到的透射谱的研究发现,透射峰随着周围介质折射率的增大会有很明显的红移。比较周期孔状金属薄膜传感器非对称结构和对称结构的灵敏度发现,其对称结构下的灵敏度要高于非对称结构下的灵敏度。通过改变金属薄膜的一些参数,得到金属薄膜厚度和基底折射率为100 nm和1.3时灵敏度最大,分别为12 383 nm/RIU(refractive index unit)和12 667 nm/RIU;灵敏度随周期性孔径的增大而增大;孔的形状与圆的差别越大,灵敏度越高;灵敏度随孔中介质折射率的减小而增大。     

快速热处理的[Fe/Pt]n薄膜的结构和磁性

采用直流磁控溅射方法在Si基片上制备[Fe/Pt]_n薄膜,利用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)分析薄膜的组分、结构和磁性。研究结果表明：[Fe/Pt]_n薄膜经过600 ℃快速热处理,得到了L1₀-FePt薄膜。对于[Fe (x nm)/Pt (0.5 nm)]_n薄膜,当Fe层厚度为0.7 nm时,薄膜的有序度最大,平行膜面和垂直膜面的矫顽力均最高;对于不同调制周期的[Fe/Pt]_n薄膜,有序度随调制周期先增大后减小,平行膜面的矫顽力均高于垂直膜面的矫顽力,当调制周期为2.4 nm时,薄膜平行膜面的矫顽力最大。     

结构调制高硬度TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜制备及其机械性能

为改善TiN硬质薄膜的硬度和耐摩擦磨损性能,采用多弧离子镀技术,在硬质合金基底上制备了单层TiN-Cu薄膜和调制周期Λ=5.9～62.1 nm的5组TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、划痕仪和摩擦磨损试验机等测试仪器,表征了薄膜的微观结构及机械性能,并研究了调制周期对纳米多层复合膜结构及机械性能的影响。实验结果表明:与单层TiN-Cu薄膜相比,TiCu/TiN-Cu纳米多层复合膜有效地抑制了晶粒生长,而且分层明显,薄膜均匀致密,薄膜中TiN晶粒以面心立方结构沿(111)方向生长。随着调制周期的减小,薄膜的结晶性有所下降,薄膜的硬度呈现先增大后减小的趋势。在调制周期为13.7 nm时,薄膜综合性能达到最佳,薄膜的硬度达到了42.6 GPa,H~3/E~2值也达到了0.689,摩擦系数为0.17,附着力为49.2 N,接近53.1 N的最高值,表明薄膜具有理想的硬度和耐摩擦磨损能力。在使用多弧离子镀工艺制备TiCu/TiN-Cu纳米多层复合多层膜的过程中,通过调整调制周期,有效地改善了膜层的机械性能,拓展了膜层的应用范围。     

脉冲激光沉积制备TiN/AlN多层薄膜的研究

采用脉冲激光沉积(PLA)法,在单晶Si试样表面沉积制备了一系列TiN/AlN硬质多层膜,并采用基于免疫算法的免疫径向基函数(IRBF)神经网络对AlN厚度建立预测模型,设计出具有可控调制周期和调制比的TiN/AlN多层膜。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制层周期下,过高或过低的工艺条件下薄膜通常为非晶态,适当的工艺条件下TiN、AlN形成具有强烈织构的超晶格柱状晶多层膜;与此相应,纳米多层膜产生了硬度和弹性模量异常增高;随着调制比增加,使纳米多层膜形成非晶AlN层和纳米晶TiN层的多层结构,多层膜的硬度和弹性模量逐渐下降。XPS结果表明,薄膜界面由Ti+4、Ti+3离子组成,N的负二价、三价亚谱结构预示着非当量TiN、AlN的形成。AFM研究显示,薄膜的调制周期均在10~200 nm范围内,且薄膜表面较均匀;当多层薄膜调制周期在50 nm以下时,薄膜的纳米硬度值明显高于TiN和AlN的混合硬度值,达30 Gpa。     

多层光学透明薄膜的反射性质讨论及应用设计

采用矩阵光学计算方法,对多层光学透明薄膜的反射性质进行了讨论,并通过具体的应用设计得到了比较好的结果及有益的结论,即高反射率膜一定是奇数层;四分之一膜系为奇数层时,层数越多,反射率越大;上述膜系的全部结果只适用于单一波长的情况。     

脉冲激光沉积TiN/AlN多层膜的微结构与力学性能

采用脉冲激光沉积(LPA)法,在单晶Si表面制备了调制周期为50nm的不同调制比的TiN/AlN多层膜,并研究了调制比对多层膜微结构和力学性能的影响。扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)显示,薄膜的调制比在1～4之间。并且小调制比下薄膜表面的岛密度小,岛面积过大,分布不均匀,相邻岛之间的起伏较大。X射线衍射(XRD)结果表明,小调制比下,AlN相为明显的(002)择优取向,TiN相主要以(200)、(220)形式存在;调制比增大后,AlN相的择优取向减弱,同时伴随着薄膜晶粒的细化及硬度增强,这一研究结果说明,调制比对多层膜的性质有一定的影响,大调制比会导致Al元素在界面处聚集,并与TiN进行合金化后的形成TiAlN结构,进而对薄膜的硬度产生影响。     

周期结构金属薄膜的奇异光学性质

二维亚波长周期结构金属薄膜具有光透过率异常增强的现象,某些情况下,这种薄膜的峰值透过率比根据传统小孔理论计算的预测值高3个量级.这种结构的金属薄膜在光印刷、近场显微镜和光子器件等方面有着广泛的应用前景,近年来引起了人们的重视.根据目前的实验研究报道,这种周期结构金属薄膜通常利用聚焦离子束刻蚀工艺来获得,器件的光学响应在可见光波段和近红外波段.利用镂空模板法制备了周期结构金属薄膜.实验表明,制得的器件在红外波段也具有透过率异常增强的现象,且利用这种方法易于获得大面积对称结构和串联结构的器件.     

不同因素对铁磁性薄膜中表面自旋波频率的影响

为了了解铁磁性薄膜中表面自旋波的物理性质,采用量子格林函数方法研究了铁磁性薄膜中表面自旋波的频率,分析了温度、外磁场、表面交换耦合、表面各向异性、薄膜厚度和波矢对表面自旋波频率的影响.结果表明,声学和光学表面自旋波的频率随温度的升高而减小.随着外磁场、表面交换耦合、表面各向异性和波矢的增加,声学和光学表面自旋波的频率随之增加.随着原子层数的减小,声学和光学表面自旋波频率增大.但当薄膜的原子层数大于5时,薄膜厚度对声学和光学表面自旋波频率的影响很小.     

实际薄膜干涉的若干问题讨论

由于实际薄膜表面的反射率差别很大,研究薄膜干涉方法应该有所区别.当薄膜表面的反射率较大时,只考虑薄膜产生双光束干涉是不严格的,必须考虑多光束干涉.采用复振幅叠加方法得到反射光和透射光形成干涉条纹对应光强分布公式,然后研究了多光束干涉对条纹的可见度和锐度的影响.当单色光斜入射薄膜表面时,其反射光和折射光都是部分偏振光,因此精确计算实际薄膜干涉结果时应考虑其偏振特性的影响,通过利用菲涅尔公式研究了偏振特性对薄膜干涉结果的影响.     

Influence of the Source to Substrate Distance on the Growth,Tribological Properties and Optical Properties of Be Films

The Be films were prepared by thermal evaporation at different sources to substrate distances (SSD) on glass substrates. The decrease of SSD from 90 mm to 50 mm caused the increase of substrate temperature and the rising density of incident Be atoms, thus the properties of Be films greatly changed accordingly. The experimental results showed that the grain diameter in the Be films transited from below 100 nm to 300 nm, the film growth rate increased from 2.35 nm/min to 4.73 nm/min and the roughness increased from 7 nm to 49 nm. The performance study suggested that the friction coefficient of Be films increased from 0.13 to 0.27 and was related to the surface roughness and inner structure, the near-infrared reflectance of Be films increased from 40% to 85% with the increase of wavelength and concurrently decreased with the decrease of SSD, respectively. The performance study indicated that the Be film had the potential application in specific near-infrared reflectance optical system.     

斜入射F-P型薄膜滤光片调谐特性分析

薄膜滤光片在垂直入射情况下,其S偏振和P偏振的透射特性是一致的;而在斜入射情况下,其中心波长向短波长方向移动。本文首先讲述了薄膜滤光片的背景知识及矩阵光学的理论基础;而后,从薄膜滤光片膜系的设计开始,针对所设计的36层膜系结构,通过建立光学特征矩阵、利用计算机编程来模拟分析斜入射薄膜滤光片,仿真图形结果清楚地看出了对中心波长的调谐作用。     

三氧化钨薄膜材料制备的现状及研究趋势

概述了三氧化钨薄膜材料的研究意义,并结合国内外文献综述了三氧化钨薄膜材料的各种制备方法及其性能的研究现状与进展,其中详细介绍了蒸发法、溅射法、溶胶凝胶法及其掺杂稀有金属研究等.目前大多数方法都能制备出均匀致密的三氧化钨薄膜,而且都具有良好的电致变色、光致变色、气致变色特性,同时在掺杂不同的稀有金属后可以用作不同气体的敏感材料.最后分析了三氧化钨薄膜材料制备和应用的发展趋势.     

光可变材料碎膜的光性定量研究

针对光可变材料碎膜具较强的反射性且透射率近于零的特点 ,使用既简捷又准确的检测方法评价了碎膜样品的质量 ;利用显微分析方法研究了其色散光性 (即反射率光谱 ,40 0～70 0 nm) ,描述了其特有的单色性 ;再使用作者所设计的软件自动计算出颜色指数 ,从而可定量地评价其光性 .结果表明 :碎膜样品的色调主要集中在绿色 ,其中 3号样品的饱和度、亮度最高 ,但其色调偏黄 ;1 ,2号样品的色调一致 ,其中 1号样品颜色饱和度高、亮度稍低 ,最适合用作防伪标志的材料 .     

CrAlN/TiAlN 纳米多层膜的微结构及其性能研究

采用磁控反应溅射法制备了不同调制周期的CrAlN/TiAlN纳米多层膜,并通过X射线衍射仪 、显微硬度计、扫描电镜分析了调制周期对多层膜的微结构、力学性能和高温抗氧化性能的影响。结果表明：CrAlN/TiAlN纳米多层膜共格外延生长,呈现CrAlN（或TiAlN）面心立方结构,且呈（111）择优取向;CrAlN/TiAlN纳米多层膜在某些调制周期出现硬度异常升高的超硬度效应;CrAlN/TiAlN纳米多层膜比CrAlN, TiAlN单层膜具有更好的高温稳定性,高温时仍具有较高的硬度。     

红光Nd:YAG激光器用光学薄膜的研制

从产生660nm红光Nd:YAG激光器制作机理出发,分析了其使用的几种光学薄膜,采用光学薄膜理论的矢量合成方法.利用计算机膜系设计软件优化.并经过适当修正后得到便于控制的短波通膜系、二倍频高反射膜系,选择适当的薄膜材料和工艺参数,制备出与理论计算结果相吻合的几种光学薄膜,满足技术指标要求.     

CrAIN／TiAIN纳米多层膜的微结构及其性能研究

采用磁控反应溅射法制备了不同调制周期的CrAIN／TiAIN纳米多层膜,并通过x射线衍射仪、显微硬度计、扫描电镜分析了调制周期对多层膜的微结构、力学性能和高温抗氧化性能的影响。结果表明：CrAIN／TiAIN纳米多层膜共格外延生长,呈现CrAIN（或TiAIN）面心立方结构,且呈（111）择优取向;CrAIN／TiAIN纳米多层膜在某些调制周期出现硬度异常升高的超硬度效应;CrAIN／TiAIN纳米多层膜比CrAIN,TiAIN单层膜具有更好的高温稳定性,高温时仍具有较高的硬度。     

长周期光纤光栅占空比对其光谱影响的理论分析

为了探究长周期光纤光栅占空比对其光谱影响的规律,采用对长周期光纤光栅的矩形波折射率调制函数作傅里叶级数展开的方法,分析了占空比对各阶级数振幅的影响,计算了光纤前20个一阶包层模式有效折射率并分析了其耦合常数变化规律,分析了谐波光栅谐振波长随折射率调制量增加的漂移规律,最后给出制作无额外谐振光栅或传感用光栅对光栅占空比的设计要求．研究结果表明对于某些特定周期的光纤光栅,存在与其谐波光栅基本满足相位匹配条件的包层模式．     

Effects of different CdCl_2 annealing methods on the performance of CdS/Cd Te polycrystalline thin film solar cells

In this paper, the effects of different Cd Cl2 annealing methods, including vapor annealing and dip-coating annealing, on the performance of Cd S/Cd Te polycrystalline thin-film solar cells are studied. After annealing, the samples are lightly etched with 1% bromine in methanol to remove surface oxides. Both annealing methods give Cd Te polycrystalline thin films with good crystallinity and complete structure. For solar cells containing the annealed Cd Te films, cell efficiency first increases and then decreases as the concentration of Cd Cl2 solution used for dip-coating annealing increases, and the optimized Cd Cl2 concentration is 12%. The uniformity of the performance of all cells is analyzed by calculating the relative standard deviation for each parameter. The uniformity of cell performance can be improved dramatically by dip-coating annealing instead of vapor annealing. Most notably, an appropriate concentration of Cd Cl2(12%) acts as a protective layer that is conducive to realizing uniform high-performance Cd S/Cd Te solar cells. According to the location of depletion regions, the Cd Te films treated by dip-coating annealing show a relatively low doping concentration, except for the sample treated with a Cd Cl2 concentration of 6%, which is consistent with the changes of short-circuit current density of the cells. It is believed that these results can be applied to the large-scale production of Cd Te polycrystalline thin-film solar cells.     

红外无偏振效应分光棱镜的理论分析与设计

当光线倾斜入射时,膜层不可避免地会产生偏振效应.在很多的实际应用中,这种偏振效应是有害的.文中回顾了消偏振设计的研究历程,讨论了各自方法的特点.表明已见报道的消除分光棱镜偏振效应的方法不多,而且大多限于可见光波段.文中提出用于红外波段的无偏振效应分光棱镜的设计方法及其理论分析,针对不同型号玻璃基底分别给出了相应的红外无偏振效应分光棱镜膜系的具体设计,计算了红外消偏振膜系的反射率与反射相移,提供了其计算机仿真结果,结果表明设计方案合理可行.