金刚石薄膜紫外光探测器电流-电压特性的研究

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)法制备了1.8 μm、2.5 μm和3.1 μm三种晶粒尺寸的金刚石薄膜,并制作了共平面光电导探测器.采用光学显微镜和拉曼光谱仪研究了薄膜的结构和表面形貌.电流-电压(I-V)特性测试结果表明,探测器性能与金刚石薄膜晶粒大小密切相关,随着晶粒尺寸的增加,光电流/暗电流之比以及净光电流均提高.     

硒化锌红外光学材料通过鉴定

上海冶炼厂研制的硒化锌红外光学材料已于1982年3月6日通过鉴定,参加鉴定的有上海光机所、上海激光技术研究所、复旦大学、北京大学、上海技术物理研究所等21个单位。与会代表认为:①采用高纯元素直接合成——汽相沉积制取 ZnSe 晶体,工艺先进、合理。②制备的 ZnSe 晶体在光学性能、机械强度、热稳定性等方面能满足千瓦级 CO_2激光器对输出镜和透过窗口的技术要求。材料的主要技术性能为:透过率对10.6μ达到70%,对2.5～16μ透过曲线平坦;吸收系数在10.6μ处小于0.005cm~(-1);能承受的最大功率密度达2000～2500W/cm~2;晶体结构致密、均匀、透明。该产品基本达到美国七十年代同类产品的水平。     

热压硫化锌后处理改性研究及其高温特性分析

硫化锌(ZnS)是一种重要的红外光学材料,在8～10 m波段范围内拥有较高的透过率,广泛应用于导弹整流罩、红外天文卫星、红外光谱仪、测量仪和热像仪等领域。采用高温后处理工艺方法可促进晶粒生长,并起到消除热压多晶ZnS内部的残余六方相和气孔的作用,进而可提升材料光学透过性能。对于厚度5 mm的热压ZnS试验片,1.064 m处透过率达到60%,2～10 m平均透过率达到73%。经后处理的光学窗口其抗冲击性能测试结果表明,材料保留了原有热压ZnS材料的力学特性,且在400 ℃的条件下能够满足光电探测系统清晰成像的要求。     

ZnSe窗口10.6 μm红外增透膜的研究

设计了ZnSe材料为基底10．6μm红外增透膜。低折射率膜材为BaF2,高折射率膜材为ZnS,计算出它们各自的光学厚度。对ZnSe零件镀膜后的透过率和牢固性等性能测试表明,其光学性能和牢固性皆优。     

氟镓酸盐红外玻璃窗口多波段增透保护膜研制

氟镓酸盐玻璃是一种性能良好的红外光窗材料。为了提升窗口观测、探测及防护性能,在氟镓酸盐基底上设计和制备了0.4~0.9 μm、1.064 μm、3.7~4.8 μm三波段复合增透保护膜。根据光学性能及环境稳定性要求选择薄膜材料并对膜系进行了设计,然后利用电子束蒸发方法对多层膜进行了制备。测量结果表明,2.9 μm处的水吸收峰拉低了中红外波段的透过率。通过改进工艺及后处理等途径提高了膜层致密度,有效抑制了膜层的水吸收。利用沸水浸泡法对镀膜元件的环境稳定性进行了实验验证。结果表明,经过离子束辅助沉积及退火处理的薄膜样品具有较好的光学性能和环境适应性。     

中红外光学材料的高温性能研究

红外光学材料是红外技术应用的基础之一。适用于3~5μm波段的中波红外光学材料正向高性能、大尺寸、低成本等方面发展,具有广阔的应用前景。介绍了尖晶石陶瓷、蓝宝石晶体和氟化镁多晶等中红外光学材料的基本性质,开展了制备技术、光学性能、力学性能和热学性能的研究,比较了温度对发射率、抗弯强度和热导率的影响。结果表明:尖晶石陶瓷具备较高的发射率;氟化镁多晶抗弯强度较差;蓝宝石晶体综合性能较佳,适用于制备基于高温应用的弧形光学器件。     

原生CVDZnSe、CVDZnS晶体内Zn-H络合物含量不同的机理分析

化学气相沉积ZnSe与ZnS晶体结构及物理性能近似,但原生ZnS在6．2μm处存在由Zn-H络合物引起的明显的吸收峰,其中的H来源于未分解的含H反应气体,而原生ZnSe则无此现象。比较分析它们的沉积条件(温度、压力)以及反应气性质后认为：ZnSe相对较高的沉积温度和反应气之一的H2Se低的分解温度是主要的原因,同时高温可减弱含H缺陷对ZnS光学性能的影响;其次,ZnSe沉积中压力低使反应物浓度降低且有利于未参与反应的H2Se气体返回主气流减少了ZnSe晶体中Zn-H络合物的含量。     

基于Fe2+∶ZnSe粉末的4.45 μm中红外随机激光

利用Fe2+∶ZnSe微米粉末产生了4.45 μm的中红外随机激光。通过气相热扩散法制备了Fe2+离子掺杂的ZnSe多晶块体,将制得的块体研磨成尺寸在10~50 μm的微米粉末。X射线衍射(XRD)结果表明这些Fe2+∶ZnSe粉末具有与ZnSe块体相同的立方闪锌矿结构,Fe2+离子的引入没有改变ZnSe的晶体结构。在2.94 μm的脉冲激光泵浦下,研究了室温下Fe2+∶ZnSe粉末的光致发光特性和发光脉冲的时间特性。随着泵浦能量增加,光谱发光强度发生跃变,光谱线宽从500 nm减小到50 nm,脉冲时间从270 ns减小到50 ns。当泵浦能量高于2 mJ/pulse的阈值时,观察到中心波长4.45 μm的中红外随机激光。这种中红外随机激光器在红外标记、光通信、分子光谱测量等领域有很好的应用前景。     

Bi3.15Nd0.85Ti3O12微米薄片的熔盐合成与显微结构分析

以水热合成的 Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNdT)纳米颗粒为原料，用熔盐法合成了 BNdT 微米薄片，用 X 射线衍射和透射电镜研究了微米薄片的显微结构，讨论了片状结构的生长机理，并分析了微米薄片的紫外-可见光吸收性能。结果表明：合成的微米薄片是单晶的层状钙钛矿型结构，横向尺寸为 0.2~2.0 μm，光学带隙为 3.12 eV；随反应温度的升高和反应时间的延长，BNdT 微米片横向尺寸逐渐增大；随熔盐含量增加，晶粒尺寸几乎无变化；BNdT晶体结构的大各向异性使其容易形成片状结构。     

基于Fe2+:ZnSe微米粉末嵌入ZBLAN玻璃的4.32 μm中红外随机激光

在室温下制备了基于Fe2+:ZnSe微米粉末嵌入ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)玻璃的中红外随机激光器,随机激光的中心波长约为4.32μm。Fe2+:ZnSe微米粉末的平均晶粒尺寸为3.54 μm,XRD结果表明Fe2+:ZnSe微米粉末为立方闪锌矿结构。在2.94 μm纳秒脉冲激光泵浦下,随机激光的阈值为557.89 mJ/cm2。随着泵浦能量的增加,随机激光多纵模的特点也随之出现。泵浦能量超过阈值后,随机激光的光谱线宽为10 nm,脉冲宽度为50 ns。这项工作为获得稳定的中红外激光源提供了一种简单而经济的方法,将粉末嵌入固体基质中可以对粉末起到稳定的作用,这种方法在制备中红外光子器件和光纤激光器上具有潜在前景。     

熔盐法制备Bi4Ti3O12粉体显微形貌的研究

采用熔盐法制备了晶粒取向生长的Bi4Ti3O12粉体。研究了煅烧温度以及盐与原料的质量比等因素对粉体显微形貌的影响。结果表明:随着煅烧温度的升高,晶粒尺寸增大,分散性变好,a-b面内取向生长明显。当盐与原料质量比为1:1,900℃煅烧2h后得到的粉体显微形貌较好,晶粒呈规则的四边形薄片状,尺寸分布均匀,平均粒径约7μm。     

大相对孔径变焦红外光学系统无热化设计

随环境温度变化红外镜头会产生热离焦现象,一般定焦红外光学系统可通过多种红外材料组合或引入衍射面来实现光学被动式无热化设计,而变焦红外光学系统大多是通过移动透镜组来实现机械主动式无热化设计。文中根据光学变焦原理和光学被动式无热化原理,提出一种变焦光学被动式无热化设计方法,并采用该方法设计了一种大相对孔径双视场无热化长波红外光学系统。该系统焦距为25/50 mm（变倍比为2:1）,工作波段为8~12 μm,F数为0.9,可匹配640×512,像元为17 μm×17 μm的非制冷红外焦平面阵列探测器。光学设计中采用3种红外光学材料（硫系玻璃HWS6、硒化锌和锗）组合,并引入3个偶次非球面,实现变焦无热化设计。设计结果表明:该系统在宽温度范围内具有良好的成像效果和温度自适应性,在空间频率30 lp/mm处,-50℃~80℃温度范围内各视场MTF均大于0.3。该红外光学系统结构简单、工艺良好,在红外车载领域有着广泛应用前景。     

高磁导率800材料的研究

高磁导率800铁氧体是制作高感量叠层片式电感器的关键材料,以NiCuZn体系为基础,通过选取缺铁量配方,调节n(Ni)∶n(Zn)及添加适量CuO、Bi203等方法,研制出了结构致密、晶粒大小在1~3μm,烧结温区宽(865~895℃),起始磁导率μi达到800±10%,能与Ag内电极匹配共烧的高磁导率铁氧体材料。     

选区激光熔化快速成型制造精密金属零件技术

对金属粉末材料进行了自动化成型工艺实验，结合实验，研究了影响金属零件直接自动化成型的硬件因素、软件因素和材料因素。其中硬件的影响主要是激光的光束质量和功率、聚焦系统、扫描系统和铺粉系统等;软件的影响主要是扫描策略、切片软件的使用和CAD模型的建立等;材料方面的影响主要是材料的成分、熔点、粒度和粉末的粒径等。通过针对不同成分和粒度的粉末材料的实验，获得了从CAD模型到分层制造出金属实体的样件，结果表明，成型零件的致密度达100%，尺寸精度小于0.1 mm，是完全冶金结合的具有较高成型精度的金属零件。     

Influence of substrate temperature and post deposition annealing on the properties of vacuum deposited ZnSe thin films

The effects of substrate temperature and post deposition annealing on the structural, optical and electrical properties of vacuum deposited ZnSe thin films are presented here. The chemical composition of the films varied drastically with substrate temperature which in turn caused changes in various properties of the films. The grain size of the films increased with substrate temperature and also after annealing. The electrical properties of the films were found to be varying as a function of chemical composition and grain size.     

中波和长波红外双波段消热差光学系统设计

为了有效提高目标的红外探测与识别能力,设计了能同时对高温和常温目标成像的中波和长波红外双波段消热差光学系统。所设计的光学系统采用柯克型结构,视场、有效焦距和相对孔径分别为5.5°×4.4°、100 mm和F/2,工作波段覆盖中波红外(波长3～5μm)和长波红外(8～12μm)。通过采用光学被动消热差方法,优化设计的镜头可工作于-60～80℃的环境温度,奈奎斯特频率处的调制传递函数(MTF)值变化小于0.05。该镜头使用Ge、ZnSe和ZnS 3种红外材料,具有后工作距大、100%冷光阑效率等特点。     

Influence of Deposition Parameters on the Morphology, Structural, and Optical Properties of ZnSe Nanocrystalline Thin Films

Zinc selenide (ZnSe) nanocrystalline thin films were prepared by using chemical bath deposition at different ammonia concentrations and different deposition temperatures. The structural and optical properties of ZnSe nanocrystalline thin films were investigated as a function of the ammonia concentration in precursors or the deposition temperature using scanning electron microscopy, energy-dispersive spectrometry, x-ray diffraction measurements, and ultraviolet (UV)–visible spectrophotometry measurements. The results reveal that the ZnSe thin films are composed of a large number of uniform spherical particles. Each spherical particle contains several nanocrystals 5 nm to 7 nm in crystallite size. An increase in both the average diameter of the spherical particles and the crystallite size of the nanocrystals occurs with an increase in ammonia concentration and/or deposition temperature. The Se/Zn atom ratios in the ZnSe thin films increase and the optical band gaps, E _g, of the ZnSe thin films decrease with an increase in ammonia concentration or deposition temperature. The kinetics and reaction mechanism of the ZnSe nanocrystalline thin films during deposition are discussed.     

<Emphasis Type="Italic">p</Emphasis>-Type PbTe Thermoelectric Bulk Materials with Nanograins Fabricated by Attrition Milling and Spark Plasma Sintering

This work reports a manufacturing process that combines attrition milling and spark plasma sintering (SPS) in the preparation of PbTe bulk materials with nanosize grains. The process involves milling raw PbTe ingots into nanocrystalline powders and subsequent compacting of these powders into dense bulk materials by spark plasma sintering. Sintered samples with relative densities of over 95% and grain sizes as small as 80 nm to 1 μm were obtained through this process. The thermoelectric properties of the samples were measured and compared with those of raw ingots at temperatures from 300 K to 400 K to demonstrate the influence of grain size on thermoelectric properties. The results reveal that reducing the grain size improved thermoelectric performance.     

Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3陶瓷的介电性能与微观结构

利用传统陶瓷工艺制备了新型的Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3无铅压电陶瓷,研究了陶瓷的介电性能和微观结构。研究结果表明,介电常数εr和介质损耗tgδ在K含量为0.20~0.25(摩尔分数)时达到最大值,且随Li含量的增加而增大;介温曲线表明,Bi0.5(Na1-x-yKxLiy)0.5TiO3陶瓷在110~210℃之间出现介质损耗峰,在300~350℃附近出现比较平坦的介电常数峰;陶瓷的最佳烧结条件为1 100~1 150℃,2~3 h;陶瓷晶粒有规则的几何外形,晶粒尺寸为1.2~2.5 m;Li含量越高,陶瓷的烧结温度越低;K促进了晶粒特定方向的生长。     

脉冲激光沉积法制备红外光学SiC薄膜特性研究

采用脉冲激光沉积法在锗基底制备无氢SiC薄膜,研究了激光能量对SiC薄膜显微结构、成分和红外光学性能的影响规律。利用傅里叶红外光谱仪测量了锗基底SiC薄膜样品的红外透射光谱,其在785 cm-1附近有一个强烈Si-C键特征吸收峰,并在红外波数4 000~1 300 cm-1之间具有良好的透过性。通过对透射光谱拟合计算可知:在红外波段2.5~7.7 m之间,SiC薄膜的折射率和消光系数均随着激光能量的增加而增大,折射率大约从2.15上升到2.33,激光能量从400 mJ增加到600 mJ,且当激光能量为400、500 mJ时,消光系数均在10-3量级以内,光学吸收很小。研究表明,SiC薄膜在红外2.5~7.7 m波段是一种优异的光学薄膜材料。