高功率激光宽谱增透膜的研究

为满足高功率激光抽运中氙灯及其防护隔板玻璃宽谱增透的要求,采用提拉镀膜法在K9基片上通过溶胶-凝胶工艺镀制有机硅-SiO2双层宽谱增透膜系.在实验的基础上讨论了有机硅-SiO2双层膜系中膜厚的搭配以及膜系的宽谱增透特性.实验研究表明通过合理的膜层搭配和对镀膜参量的有效调控,有机硅-SiO2双层宽谱增透膜系在376～927nm连续波段内具有透射率大于98%的增透效果,激光损伤阈值大于20J/cm2(1064nm,4ns),且性能稳定,完全满足氙灯及其防护隔板上宽谱增透膜的要求.     

退火条件对FeSiCoB薄膜应力阻抗效应的影响

为了提高FeCoSiB薄膜和FeCoSiB/Cu/FeCoSiB多层膜的磁弹性能,利用磁控溅射方法在玻璃基片上沉积制备薄膜样品,并在真空中退火。测试了不同温度退火后,薄膜样品的应力阻抗效应。结果表明,退火处理条件对薄膜的应力阻抗效应有较大的影响。在6.4kA·m–1磁场下,薄膜经300℃、40min退火处理后,单层FeCoSiB和多层FeCoSiB/Cu/FeCoSiB的应力阻抗效应分别为1.86%和8.30%。     

射频磁控溅射法制备Cu_2ZnSnS_4薄膜

利用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜,薄膜在室温下生长,再在Ar气氛中快速退火。通过X射线衍射、X射线电子能谱、原子力显微镜和吸收谱研究了退火温度对薄膜结构、组分、形貌和禁带宽度的影响。结果表明,所制备样品为Cu2ZnSnS4多晶薄膜,具有较强的沿(112)晶面择优取向生长的特点,薄膜组分均为富S贫Cu,样品表面形貌比较均匀。退火温度为350,400,450和500℃的薄膜样品的禁带宽度分别是1.49,1.53,1.51和1.46 eV。     

调制型Au/Sn薄膜微观形貌及合金化工艺

采用Au和Sn单质金属靶,通过直流磁控溅射法制备调制型Au/Sn薄膜(薄膜层数为3~21),经快速退火后,实现单质多层薄膜的合金化。主要研究了Au/Sn薄膜微观形貌和合金化工艺控制。结果表明,当固定薄膜总厚度为2μm时,320℃下退火10min后,膜层表面粗糙度与薄膜层数呈反比。薄膜层数较少(n=3)、调制周期厚度较大时,由于Au与Sn间扩散不完全,合金化不充分,造成薄膜表面起伏较大,其均值粗糙度最高达到188.5nm。随着薄膜层数不断增加,调制周期厚度减小到纳米级,薄膜也更加致密、平整,n=21时,320℃下退火10min后均值粗糙度仅为29.7nm。优化合金化工艺过程中,采用了不同的优化方法,包括增加退火温度、延长保温时间、降低薄膜总厚度和调制周期,最终在膜层厚度为700nm、退火温度为320℃、退火时间为10min的工艺条件下,获得了表面致密平整、合金化充分及金锡质量比约为80∶20的合金薄膜,均值粗糙度仅为23.5nm。     

H_2O_2对溶液法制备a-IGZO薄膜光学特性的影响

基于溶液旋涂法和高压退火工艺制备了a-IGZO薄膜。采用椭圆偏振光谱分析仪以及原子力显微镜研究和分析了H_2O_2对薄膜的表面结构和光学特性的影响。实验结果表明,a-IGZO前驱液中不含H_2O_2的薄膜,退火温度从220℃升高到300℃,薄膜的光学带隙从3.03增加到3.29,而膜表面粗糙层由20.69nm降至4.68nm。在同样的高压退火条件处理下,与前驱液中没加入H_2O_2的薄膜相比,折射率显著增加并明显的降低了薄膜表面粗糙度。退火温度在300℃时,薄膜的光学带隙由3.29eV增大到3.34eV,表面粗糙层由4.68nm减少到2.89nm。因此,H_2O_2可以在相对低温条件下有效降低薄膜内部的有机物残留及微缺陷,形成更加致密的a-IGZO薄膜。证明了利用H_2O_2能够有效降低溶液法制备aIGZO薄膜所需的退火温度。     

衍射光学元件制作中的基片涂胶方法

在基片上涂布一层厚度均匀的光刻胶层,是衍射光学元件制作中的一个重要步骤。介绍了目前用于衍射光学元件制作的两种主要涂胶方法———提拉法和旋转法,分析了这两种方法的特点和影响胶层厚度的主要因素,尤其是对其均匀性的影响,并提出了获得均匀胶厚的途径。对于提拉涂胶,选择粘度较高的光刻胶溶液与合适的提拉速度将有助于减小Marangoni流动和Van derWaals力对膜厚均匀性的影响;对于旋转涂胶,可以通过密封基片所在空间,或者通过气流控制器使基片上方空气流动处于层流状态来获得均匀一致的溶剂挥发速率,从而提高胶层的均匀性。     

CeO_2薄膜负非均匀性的实验抑制及其分析

应用膜系设计软件模拟CeO2的负非均匀性对增透膜光谱特性的影响.研究发现:CeO2薄膜的负非均匀性使多层增透膜的反射率增大,使整个反射光谱曲线朝长波方向漂移,从而导致整个膜系的光谱特性偏离理想情形.为此,向CeO2中掺入3种质量比的TiO2来克服其负非均匀性.实验结果表明:CeO2薄膜的负非均匀性与TiO2的掺入比例、基片温度和真空度有关.在一定温度下,要克服CeO2的负非均匀性,对较低的真空度,倾向于掺杂的TiO2越多越好;对较高的真空度,倾向于掺杂的TiO2越少越好.     

Si衬底上采用溅射Fe/Si纳米多层结构制备β-FeSi2薄膜

采用磁控溅射的方法在Si衬底上生长Fe/Si多层膜,退火后形成了硅化物薄膜。利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、原子力显微镜(AFM)研究了Fe/Si膜厚比和退火温度对薄膜结构特性的影响。研究表明,当Fe/Si膜厚比为1/2,预先在衬底上沉积Fe缓冲层,退火温度为750℃,形成的硅化物为β-FeSi2,晶粒的平均尺寸大约为50nm,且分布得比较均匀。如果Fe/Si厚度比为1/1或3/10时,形成的硅化物为ε-FeSi。随着退火温度的升高,Fe/Si之间的相互扩散逐渐增强,当退火温度为1 000℃时,形成了富硅的二硅化物的高温相α-FeSi2。     

生长温度对Ge2Sb2Te5薄膜的相变行为以及微观结构的影响

采用射频磁控溅射方法,分别在玻璃和具有本征氧化层的Si（100）基片上制备了Ge2Sb2Te5相变薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、紫外分光光度计等对薄膜进行了表征,研究了不同生长温度（室温～300℃）的Ge2Sb2Te5薄膜的表面形貌和结晶特性。分析结果表明：室温沉积的薄膜为非晶态;沉积温度为100℃～250℃时,薄膜转变为晶粒尺度约14nm的面心立方结构;300℃～350℃沉积的薄膜有少量的六方相出现。薄膜表面粗糙度随着沉积温度的升高逐渐递增,且薄膜的反射率变化与表面粗糙度有直接的关系。     

界面粗糙度对真空紫外光学薄膜光谱性能影响研究

设计了193 nm窄角度和宽角度入射增透膜以及正入射高反膜,其中增透膜s和p偏振光透射率的最大偏差分别为0.17%和0.44%。结合标量散射理论和等效吸收层近似理论,多层膜间的粗糙界面等效为薄的吸收层,基于薄膜本征传输矩阵计算分析了不同界面粗糙度下的光谱性能。研究发现,薄膜光谱性能随着界面均方根粗糙度的增加而急剧退化,高反膜反射带宽也随之降低,达到4 nm时,宽角度入射增透膜和高反膜光谱性能在193 nm处分别退化2.04%和2.09%。界面粗糙度是影响高光谱性能真空紫外光学薄膜制备的重要因素。     

金属离子掺杂的TiO_2-SiO_2增透膜的制备及性能

为了得到高增透的TiO2-SiO2薄膜,采用sol-gel法制备了金属离子掺杂的TiO2-SiO2薄膜,并对其透射光谱和薄膜厚度进行了表征,研究了退火温度及不同金属离子掺杂(Al3+、Fe3+和Zn2+)对TiO2-SiO2薄膜增透性能的影响。结果表明:Al3+、Fe3+可提高薄膜在可见光波段的增透性,其中,掺杂Al3+的摩尔分数为0.4%的薄膜,未经退火处理的增透性能最佳(透射率可达98%)。掺杂Fe3+使薄膜的截止波长红移量最大,约为14nm。     

ZnO/TiO_2复合薄膜的表面形貌分析及光散射特性研究

采用离子源辅助电子束蒸发的方法,制备了以Si为基底,以TiO2为缓冲层的ZnO薄膜。通过进一步保温处理,在不同温度条件下进行退火处理得到了不同的样品薄膜,用于表面形貌分析和光散射特性实验研究。结果表明,退火温度对样品表面粗糙度、晶粒大小、分形维数等参数具有显著的影响,通过表面形貌分析有助于更好地理解薄膜晶粒生长机制和改进薄膜制备工艺;不同薄膜样品的反射光强度和偏振度对不同偏振光具有不同的角度响应特征,且与薄膜表面统计特性具有一定的关联性,薄膜的光散射特性研究对研究弱散射随机粗糙表面的退偏作用具有一定的参考价值。     

TiO2薄膜的宽光谱特性椭偏法研究

为了获得TiO2薄膜的光学常数,采用德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃上的单层TiO2薄膜,得到了TiO2薄膜在300nm~2500nm宽谱上的光学常数曲线和薄膜厚度.根据TiO2的薄膜特性及成膜特点,考虑了表面粗糙层和界面层对薄膜性能的影响,建模时采用Cauchy指数模型和Tauc-Lorentz模型,对建立的各种模型测量得到的数据进行了分析和比较.结果表明,模型基底/Tauc-Lorentz模型/表面粗糙层可以得到最小的均方差为0.5544,得到的TiO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值最接近.该研究结果对TiO2薄膜多层膜膜系设计和制备有参考价值.     

退火温度对纳米TiO2薄膜微结构的影响

利用XRD、IR、UV-VIS、AFM、XPS等手段,研究了退火温度对溶胶–凝胶法制备的纳米TiO2薄膜微结构和表面形貌的影响。450~600℃退火处理的薄膜呈锐钛矿和金红石型混晶结构,700℃退火后为纯金红石相;水峰的吸收峰消失在300~500℃之间,至500℃有机基团完全消失,薄膜表面主要有C,Ti,O三种元素;改变退火温度,可以使薄膜的禁带宽度在3.26~3.58eV之间变化,可以在一定范围内,获得不同折射率的TiO2纳米薄膜;薄膜的表面粗糙度(RMS)为2~3nm。     

ITO薄膜的电阻并联效应研究

采用电子束蒸发镀膜方法在K9玻璃基底上分别镀制了ITO/SiO₂/ITO,ITO/Ti₂O₃/ITO和ITO/MgF₂/ITO结构的多层薄膜,用四探针方块电阻仪测量薄膜表面的方块电阻,用原子力显微镜观测样品的表面微观形貌。结果显示,当ITO薄膜的粗糙度较大且介质薄膜的物理厚度小于100nm时,各层ITO薄膜之间通过山峰状的凸起结构相连通,导致样片表面的方块电阻测量值与各层ITO薄膜电阻的并联值相当。这表明,当ITO薄膜的粗糙度较大且介质薄膜厚度较小时,各层ITO薄膜表现出电阻并联效应。利用多层ITO薄膜的电阻并联效应设计并制备了450～1200nm超宽光谱透明导电薄膜,用四探针方块电阻仪测量了试验样片的表面方块电阻,用紫外-可见-近红外分光光度计测试了样片的光谱透射率。结果显示,在相同表面方块电阻条件下,相比于单层ITO薄膜,利用ITO薄膜电阻并联效应所制备的多层透明导电薄膜具有更高的光谱透射率。     

低温激光退火多晶硅薄膜的光学常数研究

用分光反射光谱(SR)和分光椭偏光谱(SE)来分析低温激光退火多晶硅薄膜的光学特性。利用多层光学和Braggeman有效介质近似模型(B-EMA),对薄膜光学常数和结构参数(膜厚度,表面粗糙度和非均匀性)的退火功率依存关系进行解析。解析结果表明,有一个临界退火功率存在。退火达到这个功率时,多晶硅薄膜的光学常数非常接近单晶硅。由于受增大晶粒尺寸影响,在这个功率时,薄膜表面粗糙度和非均匀性也显示了一峰值。在整个退火区域,膜厚度有大约8%变化。     

低翘曲度ITO透明导电膜玻璃的工艺研究

研究了不同厚度ITO膜的大尺寸超薄导电玻璃的翘曲度,ITO膜形成期间基片温度对ITO膜层晶体化程度的影响及不同基片温度下形成的ITO膜层在不同的退火条件下的退火前、后的电阻率和膜压应力.实验发现,ITO膜层的很高的压应力是导致导电膜玻璃翘曲的直接原因;采用室温沉积非晶ITO膜,然后经高温热退火可获得低膜压应力多晶相ITO膜.基于实验结论,提出了一种适合批量生产的低翘曲度ITO膜导电玻璃的制备工艺.     

Pr3+掺杂SrTiO3薄膜的聚合物前驱体法制备及发光性能

采用聚合物前驱体法,在LaNiO<,3>/si(100)衬底上低温制备了Pr<,3+>掺杂SrTiO<,3>薄膜.用XRD,AFM、PL手段分析了薄膜的晶体结构、表面形貌与发光性能.结果显示,退火温度决定SrTiO<,3>薄膜的晶粒大小和表面形貌,在600℃退火2 h获得的薄膜表面均匀、无裂痕,晶粒大小约为60 nm,...     

SnO2 nanosheet as a photoanode interfacial layer for dyesensitized solar cells

SnO2 nanosheet films about 200 nm in thickness are successfully fabricated on fluorine-doped tin oxide (FTO) glass by a facile solution-grown approach. The prepared SnO2 nanosheet film is applied as an interfacial layer between the nanocrystalline TiO2 film and the FTO substrate in dye-sensitized solar cells (DSCs). Experimental results show that the introduction of a SnO2 nanosheet film not only suppresses the electron back-transport reaction at the electrolyte/FTO interface but also provides an efficient electron transition channel along the SnO2 nanosheets, and as a result, increasing the open circuit voltage and short current density, and finally improving the conversion efficiency for the DSCs from 3.89% to 4.62%.