Ti/FTO复合薄膜的激光辐照处理及其光电性能研究

采用532nm波长的纳秒脉冲激光对由直流磁控溅射法制备的Ti/FTO复合薄膜表面进行了辐照处理,研究了激光能量密度对薄膜的表面形貌、晶体结构、光学性能和电学性能的影响。结果表明,采用适当能量密度的激光对薄膜进行激光辐照处理,一方面可对薄膜表面起到退火作用,促进薄膜晶粒生长、消除部分晶体缺陷,另一方面还可促使Ti层氧化成TiO_2层,最终使薄膜的综合光电性能得到提升。     

光学刻蚀光栅的瞬时发展:研究激光感生破坏的新方法

前巳报导用于制造小衍射光栅的光学刻蚀技术，在此技术中，薄的金属薄膜与红宝石激光腔之轴成一角度放置，在激光器运转中构成Q开关。这里，我们要报导由于激光对腔外薄膜上的影响而形成这种刻蚀光栅的综合研究。对多种金属薄膜中此类光栅的发展进行了时间分辨的研究，也研究了薄膜厚度、入射激光强度和薄膜的角度取向的影响。     

激光刻蚀柔性薄膜太阳电池复合背反射层的研究

柔性聚酯膜衬底薄膜电池通过激光刻蚀等工艺形成集成串联,激光刻蚀柔性薄膜太阳电池复合背反射层(Ag/ZnO)是其中的重要工艺。首先对聚酰亚胺(PI)、Ag、ZnO材料的光学特性进行了分析,然后采用1 064nm脉冲激光与532nm脉冲激光分别对柔性薄膜太阳电池复合背反射层进行刻蚀研究。通过改变重复频率、激光功率、扫描速度和焦点位置等参数,分析了激光刻蚀物理机制,获得了好的刻蚀效果。结果表明,1 064nm纳秒脉冲激光更适合刻蚀柔性PI衬底复合背反射层Ag/ZnO,在激光功率860mW、刻蚀速度800mm/s和重复频率50kHz下,获得了底部平整、两侧无尖峰的刻线,刻线宽为32μm,满足柔性薄膜太阳电池集成串联组件的制备工艺要求。     

金刚石衬底的氧化钒薄膜光电特性研究

利用射频磁控溅射方法,在光学级单晶金刚石上制备了氧化钒薄膜,然后对其结构与厚度、表面形貌、电学及光学性能进行了表征。实验结果表明,制备出的薄膜表面均匀性良好,为单一组分的V2O5薄膜,在（001）面有明显的择优取向,薄膜结晶度和表面形貌非常好;电学性能方面,获得了三组不同厚度V2O5薄膜温阻特性曲线,当薄膜为150 nm时,薄膜的电学突变特性最好,电阻值变化幅度将近3个数量级;对不同厚度薄膜的光学响应特性进行了测试分析,当受到高能激光照射时,薄膜均出现了相变和回复,薄膜的光学开关时间均随着膜厚的增加而增加,其中光学关闭时间的变化范围为1.6~2.5 ms,回复时间的变化范围为26~33 ms。     

预处理效应对1 064 nm 反射膜本征损伤性能的影响

激光预处理技术能够有效提升光学元件的激光损伤阈值。以1064nm 波长作用下的HfO2/SiO2高反射薄膜为研究对象,研究了单一能量密度梯度和多能量密度梯度的N-on-l、R-on-l和光栅扫描激光预处理技术对薄膜本征损伤性能的影响,并采用1-on-1测量方法对不同预处理技术的预处理效果进行了对比分析。实验结果表明:1-on-1测量曲线中的损伤几率数据、拟合直线参数以及损伤阈值的相对不确定度能够比较全面地反映测量结果的重复性;N-on-1方式下多能量密度梯度的预处理效果要优于单一能量密度梯度,但多梯度之间以及单一梯度之间的效果差异并不明显;当薄膜的零几率损伤阈值难以继续提升时,继续增加能量密度梯度将仅能改善薄膜非零损伤几率的性能。     

ZnO薄膜对于CdTe太阳电池的影响*

通过直流磁控溅射法在ITO薄膜上沉积的ZnO薄膜可以作为CdTe太阳电池的高阻层。通过XRD,可见-红外可见光谱仪和四探针法分析了制备薄膜的结构,光学和电学性质。通过紫外光电子能谱和X射线光电子能谱深度刻蚀法分析了ITO/ZnO和ZnO/CdS薄膜的界面性质。结果表明：ZnO 作为高阻层有良好的光学和电学性质。ZnO 薄膜降低了ITO和CdS之间的势垒。 制备出来电池有ZnO（没有ZnO）的能量转换效率和量子效率是12.77% (8.9%) 和 >90% (79%)。 进一步,通过AMPS-1D模拟分析了ZnO薄膜厚度对于CdTe太阳电池的影响。     

InAs/GaSbⅡ类超晶格电学性能研究

为了提高InAs/GaSb超晶格探测器性能和工作温度,研究了超晶格吸收层载流子输运性能。利用分子束外延在半绝缘GaAs衬底上生长InAs/GaSb超晶格材料,用霍尔测试表征材料电学性能,研究了不同条件,包括退火、束流比和在超晶格不同材料层的掺杂对超晶格电学性能的影响。     

无机激光热刻蚀材料的研究进展

激光热刻蚀技术是近年发展起来的利用激光热刻蚀薄膜的热变化阈值特性突破光学衍射极限进行纳米图形制备的新技术,在亚波长纳米结构器件和高密度光盘母盘制造等领域具有广阔的应用前景.阐述了激光热刻蚀技术的基本原理和特点,以及对激光热刻蚀材料性质的要求,综述了相变型激光热刻蚀薄膜材料(包括硫系相变薄膜材料、金属亚氧化物薄膜材料和陶...     

ITO/Ag/AgNW新型复合透明导电薄膜性能研究

采用磁控溅射和湿法涂布技术制备了一种ITO/Ag/AgNW结构的新型复合透明导电薄膜。研究其光学、电学等性能发现:ITO/Ag/AgNW薄膜在400~700nm的平均透过率高于ITO/Ag/ITO薄膜,且方块电阻远小于ITO/Ag/ITO薄膜,达到6.9Ω/□;耐弯折性能测试后,其方块电阻约增加62%,达11.2Ω/□。研究结果表明,这种新型的复合透明导电薄膜具有低阻、高透及耐弯折良好的特性,在柔性显示领域具有一定的应用潜力。     

非晶IGZO透明导电薄膜的L-MBE制备

报道了一种利用等离子辅助激光分子束外延技术(L-MBE)在石英衬底上制备IGZO透明导电薄膜的新工艺.该工艺在超高真空中进行,可以有效避免杂质和污染,提高薄膜的纯度和光学、电学性能.通过优化生长时的气体离化功率,在300W射频功率下,得到光学电学性能优良的非晶态IGZO透明导电薄膜,其可见光范围内透过率超过80%,其室温电子迁移率高达16.14cm2v-1s-1,明显优于目前薄膜晶体管(TFT)中常用的非晶硅和有机物材料.测试结果表明,采用此工艺制备的非晶态IGZO透明导电薄膜,具有优良的光学、电学特性,能代替非晶硅和有机物,提高TFT-LCD的性能,实现真正的全透明、高亮度及柔性显示.     

脉冲激光诱导TiO2/SiO2薄膜表面损伤性能实验

高功率的激光系统对光学元件的抗激光损伤性能的要求不断提高。主要研究薄膜在脉冲激光诱导作用下的损伤特性及其机理,实验采用YAG脉冲激光器对TiO2/SiO2薄膜样片进行1-on-1方式的激光诱导。实验结果表明:采用低能量激光诱导对薄膜的光学透过率影响不大。经低能量激光诱导后,薄膜的表面结构缺陷得以修复,表面结构趋于完整,变得均匀和细腻。脉冲激光诱导TiO2/SiO2薄膜样片,激光能量阶较小时,其损伤阈值随能量增加而增加,损伤阈值最大可增加1倍;激光能量阶较大时,其损伤阈值随能量增加而减小。     

激光照射对p型碲镉汞的结构、电学和光学特性的影响

用不同能量密度的激光脉冲照射布里奇曼法生长的块状p型的Hg_(1-x)Cd_xTe(x=0.16)单晶。应用能产生0.53μm波长的10ns脉冲(倍频)和能量密度可变(2～50mJ/cm~2)的脉冲激光器(Nd:YAG),在77～300K温度范围内,对原生的及激光照射的单晶样品,用范德堡法进行直流电导率及霍耳系数测量,还在室温下对样品进行X射线衍射图样及透射测量。电学研究表明,p型碲镉汞在激光照射后变成了n型;光学研究结构表明,激光照射后,自由载流子浓度陡增,透射微乎其微;X射线研究表明,p型单晶样品受激光照射后,结构也发生了变化,在晶格中引入了CdTe、Hg和Te相。     

Cr/Cu/Al/Cr薄膜电极的防氧化性能

采用Al作为Cu导电层的主要防氧化保护层,在普通浮法玻璃上利用磁控溅射和湿法刻蚀技术制备Cr/Cu/Al/Cr复合薄膜及其电极,研究不同的热处理温度对复合薄膜及其电极的结构、表面形貌和导电性能的影响。由于有Al层作为保护层,在热处理过程中,Al先与穿过Cr保护层的氧进行反应,从而可以更有效地保护Cu膜层在较高的温度下不被氧化,所制备的薄膜在经过600℃的热处理之后仍然具有较好的导电性能。而对于Cr/Cu/Al/Cr电极,侧面裸露的金属层在热处理过程中的氧化是其导电性能逐渐下降的主要原因,退火温度超过500℃之后,电极侧面裸露部分的氧化范围不断往电极的中间扩散,导致了薄膜电极导电性能显著恶化。虽然如此,Cr/Cu/Al/Cr薄膜电极在430℃附近仍然具有较好的导电性能,电阻率为7.3×10-8Ω.m,符合FED薄膜电极的要求。以此薄膜电极构建FED显示屏,通过发光亮度均匀性的测试验证了Cr/Cu/Al/Cr电极的抗氧化性。     

PbS/并五苯场效应晶体管红外光电探测器

合成了尺寸均匀、分散性好,且吸收峰在近红外光谱区的硫化铅(PbS)量子点(QDs),并将其作为红外光吸收源与易于成膜且电学性能优良的有机化合物并五苯(Pentacene)相结合,形成量子点/并五苯复合薄膜作为有源层,采用顶栅底接触型水平场效应晶体管(FET)结构制备了红外光电探测器Au(S,D)/PbS QDs/Pentacene/PMMA/Al(G)。测试了暗态和980 nm波长激光照射下器件的电学参数和探测参数;探究了器件中载流子的传输机制;得到了电学和探测性能优良的PbS量子点/并五苯复合薄膜FET红外光电探测器,在辐照度为0.1 mW/cm2的红外激光照射下,器件的响应度达到49.4 mA/W,对应探测率为1.7×1011 Jones。     

InGaAs/InP界面控制对InGaAs薄膜电学和光学性质 的影响

研究了全固态源分子束外延(MBE)生长InGaAs/InP异质结界面扩散对InGaAs外延薄膜电学和光学性质的影响.通过X射线衍射、变温霍尔测试和变温光致发光等方法对InGaAs薄膜样品进行细致研究.发现在InGaAs/InP界面之间插入一层利用As_4生长的InGaAs过渡层,能够显著改善上层InGaAs(利用As_2生长)外延薄膜的电学性能,其低温迁移率显著提高.同时荧光峰反常蓝移动消失,光学性质有所改善.研究表明利用As_4生长InGaAs过渡层,可显著降低As在InP中反常扩散,获得陡峭的InGaAs/InP界面,从而提高InGaAs材料电学和光学性能.     

基于多层抗蚀剂的GaAs基微纳光栅深刻蚀工艺

采用电子束光刻技术制备出了深刻蚀的GaAs基微纳光栅。针对电子束曝光过程中存在的由邻近效应引起的光栅结构图形失真和变形的问题,本课题组采用厚度较薄的PMMA A4抗蚀剂和SiO₂薄膜形成多层抗蚀剂来减小邻近效应,同时将SiO₂薄膜作为硬掩模,实现了高深宽比的光栅结构。此外,针对电感耦合等离子体刻蚀过程中光栅结构出现长草的现象,通过增强电感耦合等离子体的物理刻蚀机制,有效消除了结构底部的草状结构。扫描电镜测试结果显示：将100 nm厚SiO₂作为硬掩模,可以实现周期为1.00μm、占空比为0.45、刻蚀深度为1.02μm的光栅结构,该光栅结构具有陡直的侧壁形貌以及良好的周期性和均匀性。在该工艺条件下,电感耦合等离子体刻蚀工艺对SiO₂掩模的刻蚀选择比可达26.9∶1。最后,将该结构应用于分布式布拉格反射锥形半导体激光器中,获得了线宽为40 pm的激光输出。这表明,采用电子束光刻技术制备的光栅结构对半导体激光器具有很好的选模特性。     

超快激光诱导单晶硅瞬态光学性质演化机理

研究了从亚皮秒到皮秒范围内的不同脉宽和不同能量密度的激光作用下单晶硅材料表面瞬态光学性质的演化规律。这项工作基于考虑了相变潜热的双温方程、载流子数密度模型,通过计算激光辐照过程中的载流子温度、晶格温度和激发态载流子数密度和介电常数,模拟了光子到电子以及电子到声子的能量传递过程,最终得到了单晶硅表面折射率和消光系数的变化结果。有助于揭示亚皮秒到皮秒脉冲宽度范围的超短脉冲激光辐照下,单晶硅材料瞬态光学性质的演化机理。理论结果表明,若单个激光脉冲无法使单晶硅熔化,则不同的激光能量密度和不同的激光脉宽对最小折射率的影响非常有限,在0.3~0.4 J/cm2的激光能量密度范围内,每0.01 J/cm2的能量密度改变引起的最小折射率变化率小于0.5%。若单个激光脉冲能使单晶硅熔化,则不同能量密度和不同脉宽的激光对硅表面的折射率和消光系数有不同程度的影响。该研究结果可为基于超短脉冲激光的单晶硅材料加工和表面改性提供一定的理论指导。     

利用金属键合和激光剥离技术制备GaN/metal /Si异质结构的研究

利用金属键合和激光剥离将生长在蓝宝石衬底上的GaN薄膜转移到Si衬底上。键合后采用波长为248nm的准分子脉冲激光辐照蓝宝石衬底,低温处理去除蓝宝石衬底。系统地研究不同键合温度和激光能量密度对GaN结构和光学特性的影响。AFM、XRD和PL测试表明：键合温度和激光剥离的能量密度较低,转移衬底后GaN的质量较好;激光剥离的阈值能量密度为300mJ/cm2;键合温度400℃的样品均方根粗糙度（RMS）约为50nm。     

KTa1—xNbxO3薄膜的性能研究进展

报道ＫＴａ１－ｘＮｂ２ｘＯ３薄膜的性能研究进展，详细地介绍了该薄膜的物化结构性能、电学性能和光学性能的表征方法及对表征结果的分析、解释。     

有机半导体薄膜的光学和电学性质研究

采用真空热蒸镀技术制备了NPB有机半导体薄膜和单层夹心结构器件,通过透射谱测量研究了薄膜的光学能隙、折射率和消光系数等光学性质,结果表明有机半导体薄膜具有直接带隙半导体的光学性质,并且其折射率色散性质遵循单振子模型.另外,通过分析器件的电流-电压特性研究了薄膜的电导率、载流子迁移率和载流子浓度等电学性质.这些实验结果对于有机光电子器件的结构设计具有一定的参考价值.