TiN薄膜的制备及其纳米力学性能研究

采用磁控溅射工艺制备了TiN薄膜,借助X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和纳米压痕仪(nano-indentation)等,研究了薄膜的相结构、表面微观形貌、纳米硬度、弹性模量等,讨论了薄膜制备工艺参数,如基体温度、溅射功率、基体负偏压等的影响.结果表明,Ti N薄膜为多晶态,溅射功率、基体负偏压和基体温度等条件对薄膜的形貌、结构及纳米硬度、弹性模量等的影响比较复杂.     

磁控溅射CdTe薄膜的光电学特性

采用射频磁控溅射方法在玻璃和Si(111)衬底上制备了碲化镉(CdTe)薄膜,并研究了溅射功率对薄膜的结构、光学和电学性能的影响.X射线衍射分析表明,所有样品均沿(111)面择优取向; 平均晶粒尺寸随溅射功率的增加而增加,即从73.0 nm(70 W)增加到123.6 nm(110 W).紫外 - 可见 - 近红外光谱分析表明, CdTe薄膜在可见光范围内具有较高的吸光度; 薄膜的带隙随着溅射功率的增加而减小,最小值为1.38 eV.CdTe薄膜的导电性随溅射功率的增加而明显增强,当溅射功率为110 W时电阻率仅为21.5 Ω?cm.该研究结果可为制备高导电性和高吸收率的半导体薄膜提供参考.     

衬底效应对LiTaO3薄膜制备的影响

用溶胶凝胶法在N型硅、P型硅、石英、铂、镍衬底上制备了钽酸锂(LiTaO3)薄膜,用XRD和SEM对钽酸锂薄膜性能参数进行了表征;发现掺杂少量环氧树脂能提高钽酸锂薄膜的均匀性,改善薄膜与衬底的粘附性;研究了衬底效应与薄膜厚度的关系,薄膜厚度超过0.2 μm,Ni衬底的XRD峰值强度几乎不再出现,说明衬底对薄膜初始结晶取向有重要影响;利用不同衬底上生长钽酸锂薄膜,XRD研究结果表明:N型硅、P型硅、石英衬底上只能制备多晶钽酸锂薄膜,铂衬底上制备的钽酸锂薄膜在(012)晶向有强大的择优取向性,镍衬底上制备的钽酸锂薄膜有更好的C轴择优取向性,C轴择优取向系数可达0.082。     

射频磁控溅射制备的CdSe薄膜的光电学性质

采用射频磁控溅射技术在不同溅射功率下制备了CdSe薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散X射线光谱仪(EDAX)、紫外可见近红外(UV-VIS-NIR)分光光度计和霍尔效应测试仪研究了溅射功率对薄膜的结构和光电学性质的影响.研究表明：增加溅射功率有利于增强薄膜的结晶性能;随着溅射功率的增加,薄膜的光学带隙和电阻率逐渐减小,载流子浓度逐渐增加,即薄膜的光电性能不断增强.该研究结果可为CdSe薄膜在光电器件方面的应用提供参考.     

薄膜铌酸锂反向锥形端面耦合器

薄膜铌酸锂波导与单模光纤在模场尺寸上存在很大差异,模场失配严重,导致两者直接耦合的效率低下。针对薄膜铌酸锂波导与超高数值孔径(ultra-high numerical aperture, UHNA)光纤的端面耦合问题,基于时域有限差分(finite difference time domain, FDTD)法优化设计了反向锥形端面耦合器的结构参数,仿真实现了薄膜铌酸锂矩形波导与UHNA光纤的高效耦合。利用电子束曝光、电感耦合等离子体刻蚀等工艺,制备了反向锥形耦合器,设计并建立了端面耦合测试平台,完成了反向锥形耦合器的性能测试。实验结果表明,反向锥形耦合器近场输出光斑在水平和垂直方向的模场直径分别为3.3和3.6μm,水平和垂直方向的3 dB对准容差分别为3.0和3.2μm,单端插入损耗为6.24 dB/面,表明设计制作的反向锥形耦合器具有较好的耦合性能。该研究为大容量、高速率的集成光子器件与光纤之间的耦合提供了高耦合效率的光接口方案。     

沉积功率对多晶硅薄膜结构和光学性质的影响

采用等离子体化学汽相沉积(PECVD)方法在普通玻璃衬底上制备出多晶硅薄膜.研究了在不同沉积功率下的薄膜的沉积速率、晶相结构、吸收系数和光学禁带宽度.实验结果表明,沉积功率为140 W时薄膜沉积速率最大,达到7.8 nm/min.沉积功率为30 W多晶硅薄膜的晶粒较大,平均尺寸200 nm左右.沉积功率为100 W薄膜有较高结晶度,晶化率达到68%.薄膜样品在波长为500 nm的光吸收系数达到6×104 cm-1,在不同功率下样品的光学禁带宽度在1.70-1.85 eV之间变化.     

TiO2薄膜的火焰喷雾热分解法制备与自清洁研究

以钛酸丁脂(Ti(C4H9O)4)为前驱体,采用自制的火焰喷雾热分解装置在玻璃衬底上制备了TiO2自清洁薄膜.应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见透射光谱(UV-Vis)分析了薄膜的形貌、结构和透光性,并对薄膜的光催化性能和亲水性能进行了测试.结果表明,火焰喷雾热分解法制备薄膜要求雾滴先成液膜,再热分解为固体薄膜;采用火焰喷雾热分解法在玻璃衬底上成功制备的TiO2薄膜为锐钛矿晶型;探讨了沉积时间和退火温度对薄膜的结晶和自清洁性及光催化性能的影响,沉积时间长,退火温度高的薄膜的结晶度越高,光催化性能和亲水性越好;用该方法制备的温度约为400℃,退火温度为600℃薄膜,光透过率可超过70%.     

工艺条件对中频磁控溅射CIGS薄膜的影响

采用铜铟镓硒(CIGS)四元合金靶材,利用中频溅射电源在钠钙玻璃基底上磁控溅射CIGS薄膜。研究了溅射功率及基底温度对CIGS薄膜结构及性能的影响。采用SEM、XRD、UV-Vis及四探针方阻测试仪对CIGS薄膜结构及性能进行了表征。结果表明,随着功率的升高,薄膜晶界明显,晶粒增大,光吸收系数达到105 cm-1数量级;随着基底温度升高到250℃,制备的CIGS吸收层薄膜结晶性最好,晶粒尺寸达到1μm,电阻率3 200Ω·cm,光吸收系数达到0.98×105 cm-1,禁带宽度为1.41eV。     

氧氩比和退火温度对AZO薄膜结构与性能的影响

在通氩气和不同比率氧氩混合气体的条件下,利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备铝(Al)掺杂氧化锌(AZO)薄膜(溅射功率为180W,衬底温度为300℃),并对部分薄膜样品进行400℃或500℃退火处理.采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和分光光度计对薄膜的结构、表面形貌和光学性能进行测试研究.结果表明,制备的所有薄膜均呈现(002)晶面择优生长;与氩气溅射相比,当采用氧氩混合气体溅射时,生长的AZO薄膜晶粒尺寸显著增大;退火处理使2类薄膜的表面粗糙度都明显减小,晶粒也有所增大(7%~13%).其中,在氧氩比为1∶2的混合气体中制备的薄膜,经过500℃退火后,晶粒尺寸最大(39.4nm),薄膜表面更平整致密,在可见光区平均透过率接近最大(89.3%).     

原子力显微镜在ZAO薄膜表征中的应用

利用磁控溅射法在溅射功率分别为30,50,80,100W条件下制备ZAO薄膜,并通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)谱对制得的薄膜样品进行表面形貌、结构特性和黏附性能进行研究。XRD结果表明,随着溅射功率的增加,ZAO薄膜呈现了明显的(002)择优取向,结晶质量获得提高。通过原子力显微镜对样品的二维、三维以及剖面线图进行分析。随着溅射功率增大,薄膜样品表面较均匀致密,晶粒生长较充分,结晶质量较高,粗糙度和黏附力均增大。     

多端口回旋管功率结合器

本文介绍了一种用于振荡管工作于Ka频带的大功率波导结合器。它通过模转换技术,把多个方波导的输入转换成一个圆波导的输出。应用这种方法,可以改进功率组合的能力。结合器的输入口之间有良好的隔离作用而又能相互进行相位锁定,且在输出圆波导中可以得到低损耗的TE_(01)模。文中还介绍了如何用模匹配方法分析多模传输系统中各模的成分并与实验结果进行了比较。     

电能质量监测仪人机交互界面设计

监测仪器是用户提取现场信息、了解现场运行状况的主要工具。文章以人机交互界面设计原则为基础，分析了电能质量监测仪人机交互界面设计的基本问题，并从显示信息分类、模块化结构、界面色彩搭配等方面分析了产品的人机交互界面设计，最后给出了人机交互界面程序流程和设计实例。     

Scattering loss in optical waveguide with trapezoidal cross section

To get the scattering loss of the trapezoidal core waveguide, a new analysis model is presented based on the perturbation equivalent method and modified effective-index method. Firstly, the trapezoidal core waveguide is successfully equivalent to the rectangular one with both restricting the same optical field energy by adopting the perturbation method. Then, the equivalent rectangular core waveguide is decomposed into two slab waveguides by employing the modified effective-index method. The trapezoidal core waveguide scattering theory model is established based on the slab waveguide scattering theory. With the sidewalls surface roughness in the range from 0 to 100 nm in the single model trapezodial core waveguide, optical simulation shows excellent agreement with the results from the scattering loss model presented. The relationship between the dimension and side-wall roughness with the scattering loss can be determined in the trapezoidal core waveguide by the scattering loss model.     

辛体系下电磁波导的计算分析

为了解决复杂形状横截面的电磁波导问题,根据电磁波导的Hamilton体系,采用有限元半解析横向离散的方法,在辛几何形式下对电磁波导进行求解．该方法可应用于各向异性材料,而且便于处理不同介质间的界面条件．对于各种不同的边界条件都应当保持体系的辛结构．给出了矩形、T隔膜矩形、分层、各向异性等多种波导的具体算例,其数值结果逼近真实解．     

浅埋矩形顶管求解的复变函数实践

同时考虑洞周边界与地表边界,采用复变函数法求解浅埋矩形顶管施工引起的土体应力场、位移场。根据黎曼存在定理、复变函数的三角插值理论,提出计算含矩形的半无限域到同心圆环域共形映射的计算方法。在此基础上,将边界条件等式两边都展成洛朗级数,采用幂级数解法求得了复应力函数的系数。从该解法与有限元解的对比来看,在大部分点处结果相差不大,误差在2%左右。结果表明:(1)提出的保角映射函数形式及系数的求解方法适用于浅埋矩形隧洞;(2)提出的复变函数解法具有步骤清晰、收敛快、操作简单等特点。     

波导端头裂缝的矩量法分析

利用矩量法对矩形波导端头裂缝的散射特性进行了理论计算,讨论了缝的谐振频率与缝长,缝宽,壁厚等的关系,并给出了测试结果,计算磁流分布表明,基模占主导地位,三次模的幅度为主模幅度的５％以下,缝隙口面的场分布为对称分布。     

特异材料对矩形波导导波模式的影响

基于马卡提里假设,推导了特异材料为外包层的矩形波导的模式特征方程。对外包层为ENG材料的矩形波导的Ex mn模研究表明,这种波导不仅支持横向振荡导模的存在,还支持x轴向上表面模的存在（当m=1,2时）。同时还发现,随着阶数m或n的增大,不同Ex mn模的色散曲线均向高频方向移动。绘制了各模式的空间电磁场分布,发现横向表面模的存在,使其电场能量主要局域在界面处,这些特性均异于常规材料矩形波导。     

用于W波段谐波抑制的矩形波导滤波器

设计了一种可以低损耗的通过47GHz信号同时抑制94GHz谐波信号的矩形波导滤波器,滤波器采用宽边开槽结构,仿真结果与测试结果表明滤波器在47GHz时的插入损耗小于0.5dB,而对W波段的谐波信号的抑制大于40dB,测试结果和仿真结果吻合良好。     

矩形波导不连续性的通用模式匹配法分析

用模式匹配法分析矩形波导不连续性时,传统的方法是针对不同的不连续性推导出不同的表达式,分析方法不具有通用性,给程序实现带来了很大的不便．利用模式匹配法分析,推导出横向膜片、纵向插片中矩形阶梯广义散射矩阵的通用公式,使矩形波导不连续结构的处理方法简化统一,既适合单、多窗横向膜片,也适合单、多纵向膜片．设计了两种矩形带通滤波器实例,在相同配置和精度要求下,其结果与高频电磁场仿真软件吻合．     

弹性半无限空间中矩形孔收缩的复变函数解答

随着城市建设的发展,矩形隧道的应用越来越多,但针对矩形隧道的理论研究却鲜有见闻。针对矩形隧道,建立了半无限空间矩形隧道的弹性理论计算模型,采用最小二乘迭代方法确定共形映射函数的各项系数,并将计算区域映射为复平面上的一个同心圆环;运用Muskhelishvili复变函数方法,将计算区域内的应力函数展开成为Laurant级数的形式,给定了地表零应力边界和矩形孔口径向位移边界,求得了半无限空间矩形隧道在给定位移条件下的应力场和位移场。分析了不同高宽比、不同泊松比、不同埋深对位移场和应力场的影响,总结了矩形隧道位移场和应力场的一般规律。结果表明：高宽比偏小、泊松比偏大、埋深偏小都会使得沉降槽不再是类高斯曲线的形状,这些参数的变化也会在不同程度上影响应力场和位移场的大小和分布。