不同离子束参数诱导单晶硅纳米微结构与光学性能

使用微波回旋共振离子源,研究了低能Ar+离子束正入射时不同离子束能量和束流密度对单晶硅（100）表面的刻蚀效果及光学性能。结果表明,当离子束能量为1 000 eV,束流密度为88~310 A/cm2时,样品表面出现自组装纳米点状结构,且随着离子束流密度增加排列紧密而有序;粗糙度呈现先减小后迅速增大的趋势,在160 A/cm2附近达到极小值;刻蚀后,近红外波段内平均透过率由53%提高到57%以上,且随着纳米自组装结构有序性的提高而增大。当束流密度为270 A/cm2,能量为500~1 500 eV时,样品表面出现纳米点状结构,且随着离子束能量的增加趋于密集有序;粗糙度呈现先缓慢增加,在1 100 eV附近达到极大值,之后粗糙度迅速下降;刻蚀后样品透过率明显提高,且平均透过率随着点状结构有序性的提高而增大;刻蚀速率与离子束能量的平方成正比。自组织纳米结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果。     

离子束沉积PdC_x纳米结构及其输运性能

采用离子束沉积方法制备了PdCx纳米结构,并对材料的电子输运性能进行了研究。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDX)分析了材料的微观结构和组成,利用原子力显微镜(AFM)分析了纳米结构的尺寸大小,利用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)分析了材料的原子结构。采用电阻桥测试了PdCx纳米结构的电阻,在低温保持器(OXFORD2)中对其电子传输性能进行了测试。X射线能谱仪(EDX)检测结果表明,该纳米结构金属含量低,表现出非金属性。高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)检测结果表明,其为PdCx多晶纳米结构,与所观测到的电子输运性能结果一致。     

液滴外延自组织GaAs纳米结构

介绍了利用液滴外延法在晶格匹配体系AlGaAs/GaAs上自组织生长几种GaAs纳米结构.实验证实Ga液滴的形貌随晶化温度和As束流的不同而发生变化,形成一些有趣的GaAs纳米结构,如量子点、量子单环、量子双环、耦合量子双环和中国古币形状等.本文对这些纳米结构的生长机制进行了讨论.     

液滴外延自组织GaAs纳米结构

介绍了利用液滴外延法在晶格匹配体系AlGaAs/GaAs上自组织生长几种GaAs纳米结构.实验证实Ga液滴的形貌随晶化温度和As束流的不同而发生变化,形成一些有趣的GaAs纳米结构,如量子点、量子单环、量子双环、耦合量子双环和中国古币形状等.本文对这些纳米结构的生长机制进行了讨论.     

光学高分子薄膜纳米结构与性能关系的探讨

应用AFM及力曲线的统计方法(forcecurvemethod)和Tapping/Phase功能,比较系统地研究了Glass/ITO基底上旋涂厚度为5μm的非线性光学功能高分子薄膜。结果发现,不同基底对于薄膜结构及分子构象没有明显影响。客体分子(molecule-2)在常温条件下能够以氢键的方式镶嵌在主体高分子(molecule-1)链上的—OH官能团周围和相邻的分子链间,形成特征的纳米级带状结构。ITO基底上非线性光学功能高分子薄膜在160～180℃条件下和经3000V强电场极化后,客体分子和主体高分子不同程度地进行了化学交联反应,生成新的非线性光学高分子;薄膜的微观结构由常温时的带状结构变为纳米环状结构,膜表面呈现出均匀平滑的表面形貌,并获得了理想的电光性能信号。分子键合类型的变化使得薄膜的组分发生了变化,并引起了薄膜的微观结构的改变。力曲线的统计方法和Phase的相关信息为此提供了重要证据。     

纳米量子点结构的自组织生长

所谓自组织生长纳米量子点 ,是具有较大晶格失配度的两种材料 ,依靠自身的应变能量 ,并以 Stranki- Krastanov(S- K)生长模式 ,在衬底表面上形成的具有一定形状、尺寸和密度的自然量子点结构。文中主要介绍了量子点自组织生长的基本原理、几种不同类型量子点的自组织生长及其光致发光特性。     

蓝宝石光纤高温光学特性研究

实验研究了蓝宝石光纤在高温环境下(大于1000℃)的光学稳定性,以及光纤的自辐射、塑性弯曲对出射光信号的影响,结果表明蓝宝石光纤在高温下的光学传输损耗随时间增加,温度测量精度由信号的稳定性和光纤自辐射决定,而蓝宝石光纤的塑性弯曲引起的信号额外损耗比较小,在900nm处小于0.1 dB.光纤表面在高温下的永久损伤是产生这些性能劣变的主要原因,损伤的主要机制为外部杂质在高温下与光纤表面的相互作用.

Abstract：

The performance stability,self-radiation and plastically bend of sapphire fiber under high temperature are studied.Experimental results show the optical transmitter loss increases with time when sapphire fiber under high temperature environment.Temperature measurement precision depends on the stability of signal and the self-radiation of fiber.The additional loss caused by a single plastically bend is less than 0.1 dB at 900 nm,less than the loss.before bend.The permanent injury of the sapphire fiber surface is the main reason for deterioration.It is found that the surface injury is mainly attributed to the pollution of the fiber surface and the mutual reaction between the sapphire fiber and the polluted substance in the ambient environment.     

蓝宝石光纤高温光学特性研究

蓝宝石光纤物理化学性能稳定,熔点高（超过2000℃）,在0.3-4.0μm波段范围内透光性好,具有光波导的特点,在高温光纤传感和近红外传感等领域有很好的应用前景.实验从蓝宝石光纤在高温环境下（大于1000℃）的光学稳定性、光纤的自辐射、塑性弯曲对出射光信号的影响3个方面进行研究,结果表明,蓝宝石光纤在高温下的光学传输损耗随时间增加,温度测量精度由信号的稳定性和光纤自辐射决定,而蓝宝石光纤的塑性弯曲引起的信号额外损耗比较小,在900 nm处小于0.1dB.光纤表面在高温下的永久损伤是产生这些性能劣变的主要原因,损伤的主要机制为外部杂质在高温下与光纤表面的相互作用.为了保护蓝宝石光纤传感头在高温下的稳定工作,有必要在光纤表面制作保护层和采用合适的保护套.     

低能离子束沉积制备GaAs:Gd的研究

对室温条件下用低能离子束沉积得到的GaAs∶Gd样品,借助X射线衍射(XRD)和高分辨X射线衍射(HR-XRD)进行了结构分析,结果表明没有出现新的衍射峰,并且摇摆曲线的形状与Gd的注入计量密切相关.运用X光电子能谱仪对比分析了Gd注入后,衬底中主要元素Ga2p和As3d的化学位移,以及不同计量的样品中注入的Gd4d芯能级束缚能的变化,并分析了铁磁性产生的可能原因.     

激光诱导自蔓延反应合成非晶复合材料组织与性能

利用构成Zr基大块非晶合金体系的主要组元之间具有很大的负混合焓而能发生很强放热反应的特点 ,设计了激光诱导自蔓延反应合成大块非晶合金的工艺。针对Zr Al Ni Cu合金体系的初步研究表明 ,合成产物主要是由非晶 ,Zr3Al2 及Zr2 Cu型金属间化合物所构成。随着掺杂 (Zr,C)含量的增加 ,合成产物中非晶比例降低 ,而硬度及耐磨性增加。     

纳米金刚石薄膜的光学性能研究

用热丝化学气相(HFCVD)法在硅衬底上制备了表面光滑、晶粒致密均匀的纳米金刚石薄膜,用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观测薄膜的表面形貌和粗糙度,拉曼光谱表征膜层结构,紫外-可见光分光光度计测量其光透过率,并用椭圆偏振仪测试、建模、拟合获得了表征薄膜光学性质的n,k值.结果表明薄膜的晶粒尺寸在100nm以下,表面粗糙度仅为21nm;厚度为3.26(m薄膜在632.8nm波长处的透过率为25%,1100nm波长处达到50%.采用直接光跃迁机制估算得到纳米金刚石薄膜的光学能隙(Eg)为4.3 eV.     

低能离子束沉积制备GaAs:Gd的研究

对室温条件下用低能离子束沉积得到的GaAs∶Gd样品,借助X射线衍射(XRD)和高分辨X射线衍射(HR-XRD)进行了结构分析,结果表明没有出现新的衍射峰,并且摇摆曲线的形状与Gd的注入计量密切相关.运用X光电子能谱仪对比分析了Gd注入后,衬底中主要元素Ga2p和As3d的化学位移,以及不同计量的样品中注入的Gd4d芯能级束缚能的变化,并分析了铁磁性产生的可能原因.     

纳米光学天线性能研究进展

在可见/红外频段,纳米光学天线一般是指金属(金、银、铜等)纳米颗粒及其相同结构的不同组合构成,这些金属纳米结构在特定波长光激发下产生局域表面等离子体共振(LSPR),因此在纳米尺寸上能对可见/红外场约束、场增强或重定向等功能。对纳米光学天线的调控分为通过改变天线设计的被动控制和通过改变介质的介电常数主动控制模式。纳米光学天线是近年来纳米光学方向新兴的前沿课题,有望广泛应用于纳米光学、化学、生物医学等领域。主要介绍纳米光学天线的主要功能、调控模式及其在生物医学中的应用。     

ZnO薄膜的结构与光学性能研究

采用sol-gel法在石英衬底上制备了ZnO薄膜,通过改变溶胶浓度、涂敷层数及退火温度,研究了ZnO薄膜的形貌、结构性能及光学性能。结果表明,薄膜具有六方纤锌矿结构,表面均匀致密,晶粒大小在25～35nm之间,Zn含量为0.8mol/L的溶胶经旋涂并在500℃下退火1h后可获得最高的可见光透射率,平均透射率约为94%。获得的ZnO薄膜的光学带隙在3.27～3.29eV之间。     

偏振激光诱导的薄膜表面周期性自组织结构

本文研究了激光诱导的周期性表面结构(LIPSS)在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜表面的形成过程。在导电玻璃衬底上制备得到PMMA薄膜,经p偏振的XeCl准分子激光照射后形成周期性的褶皱结构。用原子力显微镜(AFM)观察发现,形成的褶皱结构周期具有纳米量级,且当引入外加电场时,褶皱形成所需的激光脉冲数减少到2。当外加电压增加到30V时,褶皱的周期间隔明显减小,LIPSS变得不可控,出现了柱状的自组织结构。与直接用准分子激光照射的薄膜样品相比,外加辅助电压的引入改变了PMMA样品表面褶皱结构形成的时间和周期大小,褶皱形成的内部驱动力也发生了变化。     

质量分离低能离子束外延超薄硅单晶的初步研究

采用质量分离的低能离子束外延(MALE-IBE)技术进行超薄硅外延生长,在600C下获得单晶硅外延层,厚度2000A,过渡区宽度小于500A。有较好的电学性质。     

蓝宝石表面纳米结构随杂质靶距离的演化

使用微波回旋共振离子源刻蚀蓝宝石（C向）表面，引入金属不锈钢杂质，研究了不同靶距处蓝宝石表面自组织纳米结构的演化规律及光学性能。采用原子力显微镜来观察样品表面的形貌变化，Taylor Surf CCI 2000白光干涉表面测量仪测量蓝宝石样片表面的粗糙度；选择X射线光电子能谱对样品表面的化学成分进行了表征。实验结果表明:当离子束能量为1000 eV，束流密度为487 μA/cm2，入射角度为65°，刻蚀时间为60 min，蓝宝石样片与杂质靶距离从1 cm增加到4 cm时，样片表面出现岛状结构并逐渐演变为连续的条纹结构。同时，自组织纳米结构随靶距增加，有序性增加，纵向高度逐渐减小，空间频率基本不变。刻蚀后样品表面的金属杂质残留很少，微结构的形成对蓝宝石具有增透作用。在离子束溅射过程中，岛状结构的出现促进了样品表面条纹纳米结构的生长，破坏了纳米结构的有序性。     

结构自适应自组织神经网络的研究

针对Ｋｏｈｏｎｅｎ的自组织特征映射（ＳＯＦＭ）神经网络的不足,本文把进化计算的思想用于神经网络的结构寻优之中,提出了一种结构自适应的自组织神经网络（ＳＡＳＯＮＮ）模型,ＳＡＳＯＮＮ基于把每个神经元看成是一个进化群体中的一个个体的观点,构造了神经元生长（ｇｒｏｗｉｎｇ）和删除（ｐｒｕｎｉｎｇ）的准则和方法,使得ＳＯＦＭ中的神经元欠利用,神经网络映射欠准确,以及映射的边缘效应等问题得到很大程度的改善。     

纳米光存储薄膜结构的光学性质

近场超分辨纳米薄膜结构可以突破衍射极限实现纳米尺寸信息存储,是下一代海量存储技术的重要方案之一,也是纳米光子学研究中的热点.纳米膜层结构基于激光作用下的非线性局域光学效应实现超分辨.分析了超分辨近场薄膜结构突破衍射极限的光学原理,对超分辨纳米薄膜结构的表面等离子体激发特性、非线性光学特性、近场光学特性和超透镜效应等重要光学性质的最新研究进展做了系统介绍.