直流磁过滤电弧源制备银膜的工艺参数研究

为了探索电弧离子镀技术制备银薄膜中相关的工艺参数,利用直流磁过滤电弧源在K9玻璃和硅片上制备了银膜,通过白光干涉仪和剥离实验对所制备银膜的厚度、表面粗糙度和附着力进行检测,分析靶电流、基片偏压和过渡层对银薄膜沉积速率、粗糙度及附着力等特性的影响．实验结果表明：当靶电流为90．0A时,沉积速率为1．84nm／s,在偏压为＋10V时,得到膜层粗糙度为0．5355nm;利用过渡层的辅助,通过电弧离子镀有效地提高了银膜的附着力．     

氧分压对电弧源制备TiO2薄膜光学性能和表面形貌的影响

为了寻求更加有效的方法和途径来制备高质量的光学薄膜,以直流磁过滤电弧源（УВНИПА？1-001型等离子体镀膜机）技术作为制备方法镀制TiO2光学薄膜,通过在不同氧分压的条件下制备TiO2光学薄膜.利用椭圆偏振光谱仪研究TiO2薄膜的光学性能,TayloyHobson轮廓仪研究TiO2薄膜的厚度和表面形貌.研究结果表明：制备出的TiO2薄膜随着氧分压的不断提高,在400～1 000nm的波长范围内折射率变化较大,在1 000～1 600nm的波长范围内折射率变化较为平稳;其消光系数在10-3数量级上;TiO2薄膜的吸收较小;TiO2薄膜的厚度和粗糙度呈现出先增大后减小的趋势.在氧分压为1.0Pa时,薄膜的表面未观察到明显的孔洞、裂纹等缺陷,所制备的薄膜致密且稳定性较好.     

热蒸发HfO_2薄膜光学常数表征

薄膜材料库中的光学常数与实际制备的相比有很大差别,精确求解在特定工艺条件下的光学常数对设计和制备多层薄膜具有重要意义。在熔融石英(JGS1)基底上,采用热蒸发沉积方法制备了厚度为330nm的单层HfO_2薄膜,利用分光光度计测量薄膜的透射率和反射率,并采用包络法和光度法分别计算得到230nm~800nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。两种方法确定的HfO_2薄膜厚度分别为331.22nm和331.03nm,两者偏差为0.057%;在266nm处两种方法确定的折射率相差0.011,消光系数相差10-5量级。结果表明,运用包络法和光度法确定HfO_2薄膜光学常数的拟合结果吻合较好,能够相互验证且避免了单一方法求解过程中所产生的误差。     

多种因素对TiO_2薄膜折射率的影响

用电子束蒸发法制备TiO2薄膜,详细研究了工艺参数和热处理对TiO2薄膜折射率的影响。得到镀制高折射率的氧化钛薄膜最佳工艺参数:基片温度200℃、真空度2×10-2Pa、沉积速率0.2nm/s。热处理可以提高TiO2薄膜折射率。     

基于包络线法的薄膜光学常数分析

用电子束反应蒸发法制备了TiO2薄膜,以折射率和消光系数为主要性能指标,通过正交实验法确定了得到较优光学性能的工艺搭配。分析了基片温度、沉积速率和真空度对TiO2薄膜光学性能的影响。并通过所开发的膜系设计软件分析了在最佳工艺条件下制备的TiO2薄膜的透射率,用包络线法计算出了薄膜的折射率、厚度以及消光系数,与实测值有很小的差别,可以证明实测结果的正确性。     

TiO_2薄膜表面粗糙度对光学特性的影响

薄膜表面粗糙度是影响薄膜光学性能的一个重要指标,采用Taylor Hobson表面轮廓仪对离子束辅助电子束热蒸发沉积的二氧化钛(TiO2)薄膜表面粗糙度进行了研究.采用椭偏仪通过选择不同的结构模型研究了不同基底粗糙度上沉积的TiO2薄膜的折射率和消光系数.研究结果表明:0.3 nm/s的沉积速率获得的TiO2薄膜表面粗糙度较小;在基底粗糙度较小时,TiO2薄膜具有一定的平滑作用.通过减小基底的粗糙度和考虑混合模型,TiO2薄膜特性有一定的提升,随着薄膜表面粗糙度的增加其折射率趋于2.08,消光系数趋于0.04.     

玻璃基底上双波段增透膜的设计与制备

采用离子束辅助沉积技术,在K9玻璃基底上完成了双波段(0.43～0.9μm及1.54μm)增透膜的设计与制备,单面镀制该增透薄膜的实测光谱曲线表明:在0.43～0.9 μm波长范围内,平均透射率大于94.6%,峰值透射率大于95.4%;在1.54μm波长处,透射率不低于93.5%.     

ZnS薄膜在532nm波长激光辐照下的光谱透射及激光损伤特性

为探究ZnS薄膜的激光辐照效应,采用热蒸发沉积技术制备了ZnS薄膜,探究了薄膜在532nm波长激光诱导辐照下,不同能量阶和不同脉冲数对薄膜折射率、消光系数、损伤形貌、表面粗糙度和激光损伤阈值的影响。研究结果表明:ZnS薄膜的平均损伤阈值为1.59J·cm-2,用平均阈值能量的60%对薄膜进行辐照处理后,可将ZnS薄膜在532nm处的折射率从2.360 4提高到2.384 9 (15脉冲辐照)。用5脉冲辐照薄膜表面后,薄膜的消光系数会随着激光能量的增加而减小。532nm激光辐照下,ZnS薄膜经历了从轻度损伤到极度损伤的缓慢演变阶段。在5脉冲的基础上,增加激光的辐照能量会使薄膜的表面粗糙度Ra下降,最大可由1.52nm下降到0.429nm。     

玻璃衬底沉积氮化硅薄膜性能研究

为了改善玻璃衬底上制备的薄膜太阳电池的转换效率,采用高纯氮气作为等离子体气源,以质量分数为5%的SiH_4(Ar稀释)作为前驱气源,利用电子回旋共振-等离子体增强化学气相沉积技术在玻璃衬底上低温制备了氮化硅薄膜;利用各种测试设备分析了薄膜的成分、光学性能和表面形貌.结果表明:实验制备的非晶薄膜含氢量较低;薄膜的折射率随着衬底温度和微波功率的增加而增加.在衬底温度为350℃、微波功率为650 W时,薄膜的折射率在2.0左右,平均粗糙度为1.45 nm,还说明薄膜具有良好的光学性能和较高的表面质量.在此条件下,薄膜的沉积速率达到10.7 nm/min,表明本实验能在较高的沉积速率下制备均匀、平整、优质的SiN薄膜.     

生长温度对掺钛氧化锌薄膜光学性质的影响

以氧化锌钛陶瓷靶作为溅射源,采用磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了掺钛氧化锌(TZO)透明导电薄膜,通过X射线衍射仪和分光光度计测试表征以及全光谱拟合法分析,研究了生长温度对TZO薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明:所有TZO样品均为六角纤锌矿结构,并具有(002)择优取向,生长温度对薄膜晶粒尺寸和光学透射率的影响较明显,而对折射率、消光系数和光学能隙的影响较小.当生长温度为200℃时,TZO薄膜的晶粒尺寸最大,可见光范围平均透射率(含衬底)为76.1%,对应的直接光学能隙为3.45 eV.     

Thickness Dependence of Structural and Optical Properties of Chromium Thin Films as an Infrared Reflector for Solar-thermal Conversion Applications

The thermal emittance of Cr film, as an IR reflector, was investigated for the use in SSAC. The Cr thin films with different thicknesses were deposited on silicon wafers, optical quartz and stainless steel substrates by cathodic arc ion plating technology as a metallic IR reflector layer in SSAC. The thickness of Cr thin films was optimized to achieve the minimum thermal emittance. The effects of structural, microstructural, optical, surface and cross-sectional morphological properties of Cr thin films were investigated on the emittance. An optimal thickness about 450 nm of the Cr thin film for the lowest total thermal emittance of 0.05 was obtained. The experimental results suggested that the Cr metallic thin film with optimal thickness could be used as an effective infrared reflector for the development of SSAC structure.     

椭偏方法分析无氢DLC薄膜光学吸收特性

类金刚石（Diamond Like Coobon,DLc）薄膜在光学领域主要用做红外区高强度减反射光学薄膜,准确测定薄膜的消光系数走,是评价薄膜吸收特性的关键环节．考虑到DLc薄膜材料结构的复杂性,研究了椭偏技术在分析无氢DLC薄膜时物理模型的建立方法,并且验证了该模型分析结果的准确性．利用Maxwell—Gamett等效介质理论建立了一种单层椭偏分析物理模型Si／EMA（n,＋n2混合材料）,利用该模型探索了采用双层模型的高低折射率比值代替薄膜中不同结构材料组分比值的有效性,从整体上用单层模型表征了DLc薄膜的消光系数,获得了单层薄膜的消光系数和折射率．测试了样片的透射率光谱．分别采用TFC（TFCalc）拟合的透射率光谱和Raman光谱验证了椭偏分析模型测试结果的准确性为椭偏分析技术研究DLC薄膜吸收损耗特性提供了有效路径．     

TiO2薄膜的制备及其对304不锈钢防腐性能的研究

采用过氧钛酸溶胶凝胶法（sol-gel）制备 TiO2溶胶,并用浸渍-提拉法在304不锈钢（304SS）上制备TiO2薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）,原子力显微镜（AFM ）和紫外-可见分光光度计（UV/Vis）表征了 TiO2晶型、薄膜表面形貌以及光吸收性能。通过极化曲线法分别研究了在暗态和光照条件下TiO2薄膜对304SS的防腐性能。结果表明：在暗态下,镀膜厚度为240．7 nm ,表面粗糙度为3．64 nm的 T iO2薄膜有最佳的机械防腐性能,腐蚀速率可从6．32×10-6 mm/a降低到5．65×10-9 mm/a;在光照条件下,膜厚294．3 nm ,处理温度为400℃,只有单一锐钛矿晶型的TiO2薄膜,对304SS的阴极保护性能较好,腐蚀电位可由-130 mV降到-319 mV。     

沉积速率对离子辅助蒸发ITO光学性能的影响

选用高纯度ITO颗粒(w(In2O3)∶w(SnO2)=9∶1)作为蒸发膜料、CAB(钙铝钡)红外玻璃为基片,利用离子辅助电子束蒸发技术在不同的沉积速率下制备了光学性能优良的ITO薄膜,并详细讨论了沉积速率对ITO薄膜可见光透过率、禁带宽度、短波截止限、长波截止限及红外区透过率等性能的影响。结果表明:沉积速率对ITO薄膜的光学性能具有重要影响。薄膜的可见光透过率最高可达82.6%,并随沉积速率的升高而降低;禁带宽度随沉积速率的改变在3.75～3.98eV之间变化,短波截止限随着禁带的宽化,向短波方向移动;在红外区,ITO薄膜的平均透过率随沉积速率的上升而明显减小,薄膜等离子波长λp发生蓝移现象。     

PECVD工艺参数对SiO_2薄膜光学性能的影响

为探索利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depo-sition,PECVD)技术制作光学薄膜的有效方法.以SiH4和N2O作为反应气体,通过采用M-2000UI型宽光谱变角度椭圆偏振仪对制作样片进行测试,分析了薄膜沉积过程中的不同的工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响.实验结果表明:在PECVD技术工作参数范围内,基底温度为350℃,射频功率为150 W,反应气压为100 Pa时,能够沉积消光系数小于10-5,沉积速率为(15±1)nm/min,折射率为(1.465±0.5)×10-4的SiO2薄膜.     

热处理工艺参数对TiO2成膜性的影响

采用溶胶-凝胶法和旋涂工艺,以钛酸丁酯、冰乙酸、乙酰丙酮、无水乙醇、去离子水为原料,制取TiO2薄膜,研究热处理工艺对TiO2成膜性的影响,结果表明,获得均匀连续的TiO2薄膜的工艺参数为:匀胶转速为3000r/min;镀膜时预处理温度为80℃、预处理时间为10 min;室温至200℃阶段的烧结升温速率为0.5℃/min,高温阶段为3℃/min;经500℃烧结热处理后得到锐钛矿结构,薄膜晶粒尺寸均在30～80 nm的范围之内。     

离子束辅助沉积非晶硅薄膜红外光学特性研究

为了得到非晶硅（a-Si）薄膜红外光学常数与工艺参数之间的关系,采用Ar离子束辅助电子束热蒸发技术制备a-Si薄膜,并利用椭偏仪和分光光度计测量了薄膜的光学常数,分析了薄膜沉积速率、基底温度和工作真空度对a-Si薄膜折射率和消光系数的影响.实验结果表明：影响a-Si薄膜光学常数的主要工艺因素是沉积速率和基底温度,工作真空度的影响最小.当沉积速率和基底温度升高时,薄膜的折射率先增大后减小;当工作真空度升高时,薄膜的折射率增大.在波长1~5μm之间,a-Si薄膜的折射率变化范围为2.47~3.28.