分子束外延PbTe薄膜中的红外光电导探测器

中红外探测器在诸多领域具有重要的应用,目前,我国在PbTe、PbSe中红外探测器方面研制较少,通过分子束外延技术、以CdZnTe(lll)为衬底生长PbTe外延薄膜,XRD表征表明:PbTe外延薄膜是单晶薄膜,且与衬底具有相同(lll)取向,光吸收光谱测量得到外延薄膜的光学吸收边位于3.875 μm,光致发光谱显示发光波长位于3.66 μm,蓝移是红外激光泵浦导致PbTe温升所致.以PbTe为有源区材料、ZnS薄膜作为钝化和绝缘材料,用AuPtTi合金作为欧姆接触电极,研制了PbTe光电导中红外探测器原型器件,探测器在78 K温度下的光电导响应在红外波段的1.5～5.5μm,探测率约为2×10~9 cm·Hz~(1/2)·W~(-1).最后,对影响探测器工作的因素和改进方法进行了讨论.     

平面反射镜光学薄膜的制备

以薄膜原理为基础,通过Essential Macleod软件进行膜系设计.采用电子束加热蒸发的镀膜方式,利用设计工装制备了介质ZrO2-SiO2高反射膜层和金属铝反射膜层.介质高反膜层在1.064μm波长处的反射率达到95%,金属铝反射膜层的在3μm～5μm波段内的平均反射率超过95%.膜层的技术指标和环境适应性能具有优质的质量.     

0.53和1.06μm脉冲激光聚变用双色镀膜评价

评价了0.53和1.06μm波长各种双色镀膜的光谱性能和激光损伤阈,以便确定这些镀膜是否适用于1毫微秒脉冲激光聚变实验和建立基本数据。增透膜、部分透过高反膜及最高反射膜由TiO_2和Sio_2膜层组成,均淀积在BK-7衬底上。对每一种膜系都检验了两种不同的结构。光谱测量表明,这些膜系已满足性能要求。1.06μm的激光损伤阈值同以前的单色膜系相似,而0.53μm的损伤阈值均为1.06μm波长情况的一半。     

长波红外减反射膜及锥镜膜厚均匀性研究

红外探测因全天候、作用距离远和抗干扰性好等优点而被广泛应用。本文提出在锥镜上制备8～12μm反射率小于0.5%的长波红外减反射膜,利用Essential Macleod软件,在ZnS基片上完成了长波红外减反射膜的膜系设计。采用物理气相沉积方法,选择n=4.3@10μm的Ge做基片和镀膜材料的粘结层,n=2.2@10μm的ZnS为高折射率材料,n=1.35@10μm的YF₃为低折射率材料,完成了光学薄膜的制备。提出锥镜膜厚均匀性的补偿方法,通过使用修正后的补偿挡板,使10°锥镜薄膜厚度均匀性达到99%。利用Lamda1050光谱仪测试了锥镜的反射光谱曲线和薄膜厚度均匀性测试曲线,结果表明所研制的膜层在8～12μm处反射率均值为1.483%,对试验件开展了环境适应性测试,测试结果满足使用要求。     

氧分压对HfOxNy薄膜结构和光学性能的影响

用磁控反应溅射法在不同氧分压下制备了氮氧化铪薄膜.沉积过程在氧气、氮气和氩气的气氛中进行,衬底为多光谱ZnS,沉积温度为室温.用X射线衍射、扫描电镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、紫外-可见分光光度计等分别研究了不同氧分压下HfOxNy薄膜的晶体结构、显微结构、光学性能等.XRD分析表明随着氧分压的降低,薄膜的晶体结构由氧化铪转变为氮氧化铪相;SEM和AFM分析表明不同氧分压下沉积的薄膜都为柱状结构,氧分压较低时薄膜表面粗糙度较大;镀膜之后,在0.35～2μm范围内,薄膜的透过率变化有显著差异,在2～12μm波段,薄膜透过率和未镀膜衬底透过率相当,变化不明显.     

红外扫描棱镜镀膜的光学特性

介绍在光机扫描的成象系统中,常用的几种扫描棱镜(或多面转鼓)镀膜的光学特性。透射式Ge棱镜镀多层增透膜,在3～5μm或8～12μm波长,平均透射率T≥98％。玻璃棱镜镀反射膜在3～14μm范围内反射率R≈97％～98％。金属铝合金棱镜镀膜在可见光区,反射率R=80％～90％。红外波段:3～14μm,R≥94％～97％,完全满足红外热象仪对扫描器的要求。     

一种基于光子晶体的红外伪装材料

光子晶体作为一种新型人工结构功能材料,基于光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装.选择红外波段透明的常用薄膜材料CdSe、SiO2设计出在中远红外波段具有高反射禁带的光子晶体,利用薄膜光学理论的特征矩阵法计算了反射光谱.通过构造异质结光子晶体,实现了光子带隙的展宽,设计的双周期CdSe/SiO2异质结光子晶体基本上实现了中远红外双波段的高反射,其中在3.14～5.57μm和8.16～13.96 μm的光谱反射率都大于95%,较好地满足了中远红外双波段伪装兼容的要求.倾斜入射时光子晶体的TM波和TE波的反射光谱是不同的,TM波的带隙较之于垂直入射时减小,TE波的带隙较之于垂直入射时增大,TE波在中远红外波段具有高反射的连续区域明显比TM波的大得多.     

红外增透与保护膜技术的研究

采用电子束与离子辅助沉积技术,在氟化镁晶体材料上制备3．5～4．9μm增透与保护膜。经过实验,选取氧化钛与二氧化硅作为薄膜材料,并优化沉积工艺参数,尽可能减少吸收损失,对氟化镁基底实现有效的增透和保护。实验结果表明,镀膜后其单面剩余反射率由未镀膜时的2．5％减少到1．2％,并能承受湿热和雨淋测试。     

可见-红外宽光谱的两种分色方法

空间光学遥感仪器的工作光谱往往覆盖从可见到长波红外的宽光谱范围,它们是利用数个甚至二十多个光谱通道获取信息的.因此通常需要一个覆盖全光谱的分色片将光谱一分为二,将不同光谱分配到透射和反射光路中.通过对基片材料、膜层材料、膜系结构的设计和分析,得到可见-红外宽光谱的两种分色方法.利用真空中的光学薄膜沉积技术,制备出了两类性能良好的可见-红外宽光谱分色片,光谱覆盖范围0.4μm～13μm,可见光区透射率大于80%,6μm ～13μm的长波红外反射率大于90%.     

一种基于光子晶体的中远红外双波段兼容伪装材料

光子晶体作为一种新型人工结构功能材料,基于其光子禁带的高反射特性可以实现热红外伪装。选择红外波段透明的薄膜材料A、B,设计出在中远红外波段具有高反射禁带的光子晶体,利用薄膜光学理论的特征矩阵法计算了反射光谱。通过构造异质结构光子晶体,实现了光子带隙的展宽,该结构光子晶体基本上实现了中远红外双波段的高反射,在2.94~5.06μm和7.66~11.98μm波段的光谱反射率接近为1;在2.91~5.12μm和7.62~12.29μm波段的光谱反射率大于95%,较好地满足了中远红外双波段兼容伪装的要求。倾斜入射时光子晶体的TM波和TE波的反射光谱是不同的,随着入射角度的增加,TM波的带隙逐渐变窄,而TE波的带隙逐渐变宽。     

1～13μm红外透镜透射比测试

3～13μm热成象透镜材料与可见光波透镜材料的光学特性有若干特殊点.由于透过3～13μm波段的许多光学材料的折射率n很高,例如锗,n≈4,其反射比高达近50％,因此,对这些材料及其组成的光学系统的透射特性,在增镀抗反射膜前后都必须测试.本文首先概括介绍了近年来的测试方法,而后重点描述了已通过鉴定的RXTG-I型透射比测定仪的有关整机部分的一些内容,包括理论关系式,结构原理和技术性能.RXTG-I型透射比测定仪是微机控制自动测试仪,基本特点是在已有方法中发展起来的一种预置透镜光束扫描法,能测量透镜轴向透射比、全口径透射比及其透射比分布.可测量透镜直径达150mm,测量精度不低于1％,还可测量材料的反射和吸收特性。     

聚氨酯/Sm_2O_3复合涂层的制备及近红外吸收性能研究

以聚氨酯(PU)为粘合剂,Sm2O3为颜料,采用刮涂法制备了PU/Sm2O3复合涂层。采用近红外反射光谱及涂层力学性能测试方法系统研究了涂层的近红外吸收性能与力学性能。结果表明,Sm2O3可使涂层具备对1.06μm与1.54μm特殊近红外光的强吸收特性,PU可使涂层具备优良的力学性能。当涂层处于最佳条件(Sm2O3含量40%(w),涂层厚度96μm)时,涂层的附着力可以达到1级,耐冲击强度可以达到40 kg·cm,对1.06μm与1.54μm特殊近红外光的反射率分别可以低至58.7%和34.7%。所制备的PU/Sm2O3复合涂层有望成为一种新型的具备优良力学性能的近红外吸收材料。     

PbTe中红外光伏探测器

利用自主的分子束外延(MBE)技术在CdZnTe( 111)基底上生长PbTe半导体探测器材料,通过在PbTe薄膜上沉积In2 O3透明导电薄膜、ZnS绝缘保护层和In薄膜做电极,制成PbTe结型中红外光伏探测器.在77 K温度下,器件响应波长为1.5～5.5 μm,实验测量的探测率为2×1010 cm·Hz1/2W-...     

InSb色散及增强吸收光学双稳性

我们利用～320μm厚的lnSb标准具在近90K低温下获得了色散光学双稳性。入射光源为连续CO激光器,波长λ～5.59μm。双稳开启功率近400mW.样品的二表面是自然反射R～0.3。实验还分别得到增强吸收双稳性和色散与增强吸收双稳并存的现象。这是迄今为止在lnSb中实现这种并合双稳性的     

第9届全国红外科技交流会论文摘要(6)

硫化锌钝化膜工艺研究郭今昌苏善良(航空航天部8358所)ZnS 的红外性质及与 MCT 相近的介电常数和温度系数等,使之利于制成与 MCT 匹配良好且在8～14μm 波段透明的抗反射膜。本文分析了 MCT上离子束溅射镀 ZnS 钝化膜的特点,讨论了离子束溅射镀膜的工艺,报道了采用 LK-2型离子束蚀刻机镀膜的实验结果。溅射镀 ZnS 膜的 n=2.24～     

有机红外半导体酞菁铒的合成及光学表征

用固相合成法和液相合成法分别合成了酞菁铒.测试了酞菁铒在氯仿溶液中的UV-Vis吸收光谱、酞菁铒粉末在KBr薄片中的FT-IR光谱和石英基片上酞菁铒固体薄膜椭圆偏振光谱,分析和讨论了各个光谱中吸收峰的归属和与之对应的能级结构.光谱表征表明酞菁铒为三明治结构,其在1.4～1.8μm的近红外波段有明显的红外吸收.     

锗基底3～5μm和8～12μm双波段红外增透膜研究

文中简要叙述了双波段(3～5μm 和8～12μm) 红外增透膜的膜料选择以及锗基底上红外双波段增透膜的设计与镀制,介绍了离子束辅助沉积技术制备该薄膜的过程。提出了采用脉冲真空电弧离子镀技术镀制无氢类金刚石膜作为红外增透膜的保护膜,并讨论了镀制类金刚石膜后,镀膜元件的光谱特性。     

沉积温度对PbTe薄膜结构和光学性能的影响

采用电阻热蒸镀法,分别以不同的沉积温度在锗基底上制备了PbTe薄膜。用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和红外光谱测试仪(System2000)表征了不同沉积温度下薄膜的微结构和光学特性.结果表明,沉积温度对PbTe薄膜的结构、择优取向、生长方向、晶粒大小、禁带宽度以及短波吸收限均有明显影响.     

液晶盒厚度的反射光谱拟合法测量

介绍了一种测量液晶盒厚度的新型光学方法——反射光谱拟合法。理论上,液晶盒的反射光谱呈正弦曲线,且曲线取极值时对应入射光波长大小值取决于所用液晶盒的厚度。反之亦然,当得知液晶空盒的反射光谱时,可以根据曲线取极值时入射光波长的值来获得待测液晶盒的厚度。软件用来搜索与实验测试数据相互吻合的液晶盒厚度。该技术以白光作为液晶盒的前端光源,且白光入射角为0°。结果表明,该方法测量范围5 ～30μm,测量重复误差0 .1μm以下。实验中,光纤光谱仪用来测试反射光谱,并通过USB接口将其传输到计算机。该方法的优点是它可以在0 .1 s内测试液晶盒表面任意点处的厚度,有较强的使用价值。     

光子晶体隐身应用分析

激光隐身和红外隐身的兼容是现代战场的迫切需求,但是二者对材料的要求是相互制约的,利用掺杂光子晶体的缺陷能级形成的“光谱挖孔”结构可以很好地解决这一难题。利用薄膜光学理论中的特征矩阵法计算了设计的掺杂ZnSe的CdSe/SiO2光子晶体薄膜的反射、透射和吸收光谱,计算结果表明掺杂光子晶体能够很好的满足热红外与1.06μm或10.6μm激光隐身兼容的要求。指出掺杂光子晶体的缺陷能级是由高透射引起的低反射,并不满足激光隐身的实际要求,解决方法是在光子晶体薄膜的基底中引入吸收材料,从而把缺陷能级透过的激光吸收掉。