真空度对TiO_2薄膜光学和结构特性的影响

为制备高性能TiO2光学薄膜,采用离子束辅助,电子束蒸发沉积的方法,研究不同真空度对薄膜性能的影响。真空度随真空室内通氧量增大从1.3×10-3Pa变化到2.5×10-3Pa,得到不同光学和结构特性的TiO2薄膜。采用分光光度计测试其光谱,SEM测试其表面形貌。测试结果发现,TiO2薄膜的透过率峰值随真空度降低而增大,折射率和消光系数随真空度降低而减小,薄膜表面形貌随真空度降低从致密变粗糙。在真空度2.0×10-3Pa的工艺条件下,成膜质量最佳,此时最大透过率92%,折射率在2.45～2.20之间,消光系数在10-4以下。根据Cauchy公式拟合其色散规律,拟合曲线和采用包络法计算得到的曲线较好重合,折射率随波长的变化公式为n(λ)=2.12+5.69×104/λ2+8.07×107/λ4。     

LaTiO_3薄膜的光学及激光损伤特性

研究了工艺条件(沉积温度、真空度、蒸发束流)对LaTiO3薄膜光学和激光损伤特性的影响。采用椭偏法测量了薄膜的光学常数,分析了不同工艺条件下制备薄膜的折射率和消光系数,得出工艺参数与薄膜光学性能的相互关系。研究结果表明,当沉积温度从室温(未加热)升高到220℃,所制备薄膜的折射率从1.9334增大到1.9644(d光)。当真空度从6.5×10-3(未充O2)降低到2.0×10-2Pa时,薄膜的折射率从1.9726下降到1.9268。随着束流从75增加到140 m A,薄膜的折射率从1.9337到1.9548略微有所增加。在所研究的工艺参数范围内,薄膜的折射率基本稳定,消光系数均小于1.74×10-3,尤其当沉积速率低于0.44 nm/s时,所制备薄膜的消光系数优于10-6。LaTiO3薄膜的激光损伤形貌随制备工艺而不同,其激光损伤阈值约为16.2~18.8 J/cm2(1064 nm,10 ns)。     

掺钼氧化锌透明导电薄膜光学性质研究

采用直流磁控反应溅射制备了掺钼氧化锌透明导电薄膜。研究了掺钼氧化锌薄膜的结构、表面形貌及其光学和电学性能。原子力显微镜扫描显示薄膜表面较为平整致密。制备出的掺钼氧化锌薄膜最低电阻率为9.4×10-4Ω.cm,相应载流子迁移率为27.3cm2V-1s-1,载流子浓度为3.1×1020cm-3。在可见光区域的平均透射率大于85%,折射率(550nm)为1.853,消光系数为7.0×10-3。通过调节氧分压可以调节薄膜载流子浓度,禁带宽度随载流子浓度的增加由3.37增大到3.8eV,薄膜的载流子有效质量m*为0.33倍的电子质量。     

本底真空度对磁控溅射制备Ru薄膜微观结构、膜基结合力及耐蚀性能的影响

采用射频磁控溅射法在功率用半导体散热片Mo上制备了不同本底真空度的Ru薄膜,利用能谱仪、X射线衍射仪、纳米划痕仪及电化学工作站等仪器研究了本底真空度对Ru薄膜化学成分、微观结构、膜基结合力及耐蚀性能的影响。结果表明,随着本底真空度的降低,Ru薄膜中氧含量逐渐降低,当本底真空度为6.0×10-4Pa时,薄膜中氧含量为0%(原子分数);当本底真空度为6.0×10-2Pa时,薄膜两相共存,即hcp-Ru+fcc-RuO_2,此时,薄膜中RuO_2的相对质量分数约为13.7%;随着本底真空度的降低,薄膜中fcc-RuO_2相对质量分数逐渐减少,当本底真空度为6.0×10-4Pa时,薄膜中fcc-RuO_2相消失,为hcp-Ru单一相结构;受RuO_2相的影响,薄膜晶粒尺寸及膜基结合力随本底真空度的降低而逐渐增加。研究表明,在3.5%Na Cl溶液,本底真空度为6.0×10-4Pa的Ru薄膜耐蚀性能优于Mo衬底。     

Ga-Ti共掺杂ZnO透明导电薄膜的微观结构和光电性能研究

采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了Ga-Ti共掺杂ZnO(GTZO)透明导电薄膜,通过XRD、四探针仪和分光光度计测试,研究了氩气压强对GTZO薄膜光电性能和晶体结构的影响。结果表明:所有GTZO薄膜均为(002)择优取向的六角纤锌矿结构,其光电性能和晶体结构与氩气压强密切相关。当氩气压强为0.4Pa时,GTZO薄膜具有最大的晶粒尺寸(85.7nm)、最小的压应力(-0.231GPa)、最高的可见光区平均透射率(86.1%)、最低的电阻率(1.56×10-3Ω·cm)和最大的品质因子(4.28×105Ω-1·cm-1),其光电综合性能最佳。另外,采用光学表征方法计算了薄膜的光学能隙和折射率,并利用有效单振子理论对折射率的色散性质进行了分析,获得了GTZO薄膜的色散参数。     

退火温度对Ta2O5薄膜光学和表面特性的影响

针对退火温度影响Ta₂O₅薄膜的光学和表面特性的问题，采用电子束蒸发技术在石英基底上制备了该薄膜，并将薄膜样品分别在200℃、400℃和600℃下进行退火。利用光谱仪测试了薄膜的透射率并反演计算得到薄膜的折射率和消光系数的变化规律，采用X射线衍射仪和原子力显微镜表征了薄膜的表面性能。研究表明，薄膜透射率曲线的峰值随退火温度升高而显著提升。随着退火温度升高，薄膜的折射率和消光系数均逐渐变大，表面粗糙度呈现下降的趋势，表面变得致密。退火前后薄膜均为非晶态。该研究为进一步提高Ta₂O₅薄膜的性能提供了试验数据。     

Ba0.9Sr0.1TiO3薄膜的椭偏光谱研究

用椭偏光谱仪首次在光子能量为2.15.2eV的范围内,测量了不同热处理温度下Ba0.9Sr0.1TiO3(BST)薄膜的椭偏光谱.建立适当的拟合模型,并用Cauchy色散模型描述BST薄膜的光学性质,用最优化法获得了所有样品的光学常数(折射率n和消光系数k)谱及禁带能Eg.比较这些结果,初步得到了BST薄膜的折射率n、消光系数k和禁带能Eg随退火温度变化的变化规律.     

基体温度对中频磁控溅射制备的氧化锌镓薄膜性能的影响

利用中频磁控溅射方法,溅射Ga2O3含量为5.7 wt.%的氧化锌镓陶瓷靶材,在不同的基体温度下制备了ZGO薄膜。研究了基体温度对ZGO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响。结果表明:基体温度对薄膜的晶体结构、近红外反射率和透射率曲线以及薄膜的导电性能有较大影响。当基体温度为400℃,溅射功率密度为2.93 W/cm2,氩气压力为0.5 Pa时,薄膜的电阻率低达4.5×10-4Ω.cm,方块电阻为13Ω,平均可见光(λ=400 nm~800 nm)透射率高于90%。     

中频反应磁控溅射制备AlN薄膜的工艺研究

利用中频反应磁控溅射成功制备了AIN薄膜。研究了过程参数例如靶电流、溅射气压和氮浓度对AIN薄膜沉积速率和光学性能的影响规律。实验结果表明，在优化制备工艺的基础上，能够制备出具有优良光学性能（高折射率、低消光系数、高透射率）的AIN薄膜。     

Ba0.9Sr0.1TiO3薄膜的椭偏光谱研究

用椭偏光谱仪首次在光子能量为2．1－5．2eV的范围内,测量了不同热处理温度下Ba0.9Sr0.1TiO3(BST)薄膜的椭偏光谱。建立适当的拟合模型,并用Cauchy色散模型描述BST薄膜的光学性质,用最优化法获得了所用样品的光学常数（折射率n和消光系数k）谱及禁带能Eg比较这些结果,初步得到了BST薄膜的折射率n、消光系数k和禁带能Eg随退火温度变化的变化规律。     

Si90Al10Nx薄膜的工艺控制及光学性能研究

通过改变磁控溅射过程中氩气与氮气(Ar/N2)的分压比,制备了多种不同厚度的Si90Al10Nx薄膜样品,并采用透射率轮廓法对样品在热处理前后的光学性能(包括折射率和消光系数)进行了测量和分析.结果表明,样品的光学性能可通过调整Ar/N2的流量比、薄膜厚度、退火条件等工艺参数加以控制.     

射频磁控溅射室温下制备ITO薄膜的光学性能研究

靶材为铟锡氧化物(In2O3:SnO2=1:1),用射频磁控溅射法在低温下制备了光电性能优良的ITO薄膜.质量流量计调节Ar气压强为0.2～3.0Pa,氧流量为0～10sccm,并详细探讨了溅射时氩气压强和氧流量变化对ITO薄膜光学性能的影响.结果表明:溅射Ar气压强为0.8Pa,氧流量为2.4sccm时,薄膜的折射率最低n=1.97,较接近增透膜的光学匹配.薄膜厚度为241.5nm时,薄膜的最大透过率为89.4%(包括玻璃基体),方阻为75.9Ω/□,电导率为8.8×10-4Ω·cm.     

(1-x)TiO_2-xTa_2O_5薄膜的光学性能研究

TiO2-Ta2O5薄膜是较新颖的光学薄膜,由均匀混合的两种化合物薄膜材料作为膜料研制而成,本文采用离子辅助蒸发的方法,以不同配比的Ta2O5和TiO2混合物为初始膜料在K9玻璃上制备了TiO2-Ta2O5混合薄膜,并对其光学性能进行研究.实验结果表明,TiO2-Ta2O5薄膜在可见光范围内有较高的透射率,消光系数在10-3～10-4数量级,折射率在1.80～2.07范围内变化(550nm),是理想的光学镀膜材料.随着Ta2O5含量从0增加到20%,光学带隙从3.266eV单调增加到3.417eV,并用Kayanuma提出的模型解释了透射谱中吸收边的漂移现象.     

Zn0.9Mg0.1O:Ti透明导电薄膜的制备及研究

采用磁控溅射法在不同的溅射压强下制备了ZnMgO∶Ti透明导电薄膜.着重研究了溅射压强对ZnMgO∶ Ti薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响.结果表明:当溅射功率为80W时,电阻率随着溅射压强的增加先减小后增加,在12 Pa时达到最小值1.9× 10-3 Ω·cm.薄膜结晶程度、晶粒的均匀性及致密性对电阻率有较大影响.所有条件下制备的薄膜在400～900nm范围内的透射率均超过90％.相对于6Pa下沉积的薄膜,在9Pa和12 Pa下沉积薄膜的光学吸收边界出现“蓝移”现象.用ZnMgO∶Ti透明导电薄膜作透明电极有可能提高太阳能电池的效率.     

氢化非晶硅薄膜制备及其椭圆偏振光谱测试分析

射频磁控溅射法制备a-Si:H薄膜,利用椭圆偏振光谱对不同气压下a-Si:H薄膜的厚度、折射率和消光系数进行了测试和研究。薄膜采用双层光学模型,通过Forouhi-Bloomer模型对椭圆偏振光谱参数进行拟合,获得450-850 nm光谱区域的a-Si:H薄膜光学参数值。结果表明,随着工作气压增加,薄膜厚度增厚,沉积速率升高;相同工作气压下,随偏振光波长增大,折射率呈下降趋势;相同波长偏振光下,折射率随工作气压上升而下降,折射率变化范围在3.5-4.1;消光系数随着工作气压增大呈略微增大的趋势。根据吸收系数与消光系数的关系,获得了薄膜的吸收谱,测算出不同工作气压下a-Si:H薄膜的光学带隙为1.63 eV-1.77 eV。     

硼掺杂四面体非晶碳薄膜的光学特性研究

采用过滤阴极真空电弧技术制备了不同硼含量的掺杂四面体非晶碳薄膜(ta-C:B)。使用椭偏仪和紫外-可见光分度计测试了薄膜的折射率、消光系数、透过率和反射率。结果表明,硼含量小于2.13%时,硼含量增加,薄膜折射率缓慢增大;消光系数基本保持不变。当硼含量继续增加到3.51%和6.04%时,折射率分别迅速增加至2.65和2.71,相应的消光系数增大至0.092和0.154;而薄膜的光学带隙从2.29eV缓慢减小至1.97eV,后又迅速降至1.27eV。同时ta-C:B膜的透过率逐渐减小,反射率逐渐增大,表明硼的掺入降低了薄膜的透光性能。ta-C:B膜光学性能的变化,除了与sp3杂化碳的含量有关外,还取决于薄膜中sp2杂化碳的空间分布特点。     

近红外区高透射率In2O3:W透明导电氧化物薄膜的研究

采用反应直流磁控溅射法制备了掺钨氧化铟(In2O3W,IWO)透明导电氧化物薄膜.薄膜中掺杂的钨离子与被替代的铟离子之间存在高价态差.与相同电阻率的ITO(In2O3Sn)相比,IWO薄膜具有载流子浓度低、迁移率高和近红外区透射率高的特点.研究了氧分压、溅射电流等参数对IWO薄膜电学和光学性能的影响.制备的多晶IWO薄膜最佳电阻率为3.1×10-4 Ω·cm,最高载流子迁移率为58 cm2 V-1s-1,可见光范围平均透射率大于90%,近红外区(700～2500 nm)平均透射率约为85%.     

真空度对纳米碳管场发射性能的影响

研究了单壁纳米碳管(SWNTs)、双壁纳米碳管(DWNTs)和多壁纳米碳管(MWNTs)在不同真空度下的场发射性能。在超高真空条件下(2.0×10-7Pa),以上三种材料均表现出良好的稳定性;而在高真空条件下(1.0×10-4Pa),三种材料的场发射稳定性有不同程度的下降。通过控制系统真空度在2.0×10-7Pa～1.3×10-3Pa范围内逐渐变化,考察了真空度对纳米碳管场发射性能的影响及其机制,提出适合于SWNTs、DWNTs和MWNTs场发射性能测试和应用的真空度下限分别为6.0×10-5Pa、1.0×10-4Pa和5.7×10-4Pa。     

磁控溅射本底真空度对制备高锰硅的形貌影响

基于当前不同研究者在研究高锰硅过程中选用的本底真空度区间跨度过大的现状,本文以本底真空度为变量,在Si衬底上沉积锰膜,对不同本底真空度下获得的Mn/Si膜同时进行Ar气氛退火处理,退火前后的样品均用SEM对其形貌进行表征,并对结果进行分析,以确定合适的本底真空度参数。结果表明:在10~(-3) Pa本底真空度下,退火前薄膜表面的锰粒子会出现明显团聚现象,当本底真空度提高到10~(-4) Pa量级时,团聚现象得到显著改善。在4×10~(-3)～8×10~(-4) Pa本底真空度下,锰粒子的分布均匀程度较差。而本底真空度达到7×10~(-5) Pa时,薄膜表面会出现碎裂的情况。在溅射用于制备高锰硅的锰膜时,建议本底真空度在5.7×10~(-4)～7×10~(-5) Pa范围内。     

热处理对钛酸锶钡薄膜光学性能的影响

采用无水溶胶-凝胶技术制备了钛酸锶钡光学薄膜,研究了预处理温度对钛酸锶钡薄膜表面形貌的影响,系统分析了退火温度对钛酸锶钡薄膜的相结构、微观形貌和光学性能的影响。结果表明,膜的物相、结构和形貌均对其光学性能起决定作用,制备致密、均匀的晶态薄膜是使钛酸锶钡薄膜具有高的光学透过率、大的折射率和小的消光系数的关键。通过150℃预处理和850℃退火获得了晶化程度良好,表面形貌平整、致密的钛酸锶钡薄膜,该膜在350~1000nm的最大光透过率为80.72%,在600~1000nm的折射率稳定在约1.93,在400~1000nm范围消光系数稳定在约4×10-5。