多步旋涂CsPbBr3薄膜复光学常数的椭偏光谱研究

为了研究多步旋涂法制备的CsPbBr₃薄膜的光学常数,以溴化铅和溴化铯为原料,采用多步旋涂法在硅和FTO衬底上制得CsPbBr₃薄膜。利用光弹调制式椭偏光谱仪对硅衬底上的薄膜进行了椭偏光谱分析,使用Tanguy和Tauc-Lorentz 3组合模型对变角度的椭偏光谱进行参数拟合,得到了薄膜光学常数在1.00 eV～5.00 eV范围内的色散关系,并利用荧光发射光谱、吸收谱验证椭偏拟合结果。结果表明,多步旋涂法制备的CsPbBr₃薄膜的光学常数与其它方法相比具有一定的差异性,其中折射率可能与薄膜表面粗糙度呈负相关;椭偏拟合所得带隙为2.3 eV,验证了荧光光谱、吸收谱的计算结果。该研究为多步旋涂法制备的CsPbBr₃薄膜椭偏光谱拟合分析提供了参考。     

基于不同色散模型的TiO2薄膜的椭偏光谱分析

为了研究不同色散模型对含孔隙TiO₂薄膜的椭偏光谱分析的影响,分别采用5种色散模型对溶胶-凝胶法制备的TiO₂薄膜在1.55—4 eV波长范围内的椭偏光谱进行拟合分析,并利用斜反射谱对各模型的拟合结果进行验证。结果表明:不同色散模型的选择对薄膜厚度和孔隙率的拟合结果均有影响,折射率色散的拟合结果受色散模型影响明显,New-Amorphous、Tauc-Lorentz、Adachi-New Forouhi模型均适用于溶胶-凝胶法TiO₂薄膜在整个测试波段上的椭偏光谱拟合,而Cauchy Absorbent、Sellmeier Absorbent模型无法在整个测试波段得到较好的椭偏光谱拟合,适用波段较窄。该研究结果为含孔隙的溶胶-凝胶TiO₂薄膜的椭偏光谱分析提供了色散模型选择参考。     

ZnSe/SiO2薄膜光学常数的椭偏光谱测量

采用溶胶-凝胶工艺与原位生长技术,制备了ZnSe/SiO2复合薄膜。X-射线衍射(XRD)分析表明,ZnSe/SiO2复合薄膜中ZnSe晶体为闪锌矿(立方ZnS)。利用椭偏光谱仪测量了不同ZnSe含量的ZnSe/SiO2复合薄膜的椭偏参数Δ与波长λ的色散关系,采用Maxwell-Garnett(MG)有效介质理论对薄膜的光学常数、厚度、气孔率、ZnSe的浓度进行了计算。结果表明,单层ZnSe/SiO2薄膜厚度在300 nm以上时,随着溶胶体系Zn2 、SeO42-浓度的增加而增大,气孔率在30%左右,ZnSe含量约为溶胶体系中Zn2 、SeO42-浓度的1/2;通过MG有效介质理论的计算表明,可以通过调整旋涂次数及Zn2 、SeO42-浓度来调整薄膜的厚度和ZnSe/SiO2的摩尔比率,可在工艺上控制ZnSe/SiO2复合薄膜光学参数。     

SiO2薄膜光学常数物理模型

SiO2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。在文中研究中,通过测量薄膜的椭偏参数,使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。采用离子束溅射和电子束蒸发两种方法制备了SiO2薄膜,在拟合过程中,基于L8（22）正交表设计了8组反演计算实验,以评价函数MSE为考核指标。实验结果表明:对IBS SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为界面层模型,对EB SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为Pore模型。同时确定了不同物理模型对拟合MSE函数的影响大小和反演计算过程模型选择的次序,按照确定的模型选择次序拟合,两种薄膜反演计算的MSE函数相对初始MSE可下降35%和38%,表明拟合过程模型选择合理物理意义明确。文中提供了一种判断薄膜物理模型中各因素对于薄膜光学常数分析作用大小的途径,对于薄膜光学常数分析具有指导意义。     

薄膜光学常数的原位测定

薄膜的光学常数（折射率和消光系数）精度直接影响设计和制造的光学器件的性能。大多数光学常数的测定方法较为复杂,不能直接应用在镀膜过程中。提出了一种薄膜光学常数原位实时测量的方法,通过监测沉积材料的透射率可以快速准确地测量光学常数。测量了高吸收材料Si、低吸收材料Ta₂O₅和超低吸收材料SiO₂的近红外光学常数,用这种方法测得光学常数分别为n=3.22,k=4.6×10^-3,n=2.06,k=1.3×10^-3和n=1.46,k=6.6×10^-5。该方法适用于强吸收材料和弱吸收材料光学常数的测定,为在线精确测量薄膜的光学常数提供了一种有效的方法,对设计和制造高质量的光学器件具有重要意义。     

Ag含量对TiO2薄膜光学性能和光催化性能影响

为了研究Ag含量对光催化效率的影响,采用电子 束沉积方法制备了Ag-TiO₂光催化剂,分别用X射 线衍射仪(XRD),紫外－可见光谱仪(UV-Vis),电子扫描显微镜(SEM),原子力显微镜 (AFM),X射线电子能谱 仪(XPS)等手段对晶体结构,光学性能和薄膜形貌以及元素价态元素组成等进行了表征.利用 太阳光,以甲基 橙(MO)为模型,分析了不同Ag含量薄膜的光催化效率.结果显示:Ag是以Ag⁰存在,Ag均匀而 牢固的分布在 TiO₂材料上;在300℃温度下,所形成的薄膜为无定形结构;沉积适 量的银,可以提高纳米二氧化钛光催化活性。     

三元混合阳离子钙钛矿薄膜光学性质的椭偏研究

近年来,有机-无机杂化钙钛矿在太阳能电池、发光二极管、激光器、自旋电子器件、光电探测器等领域得到了广泛应用,而三元混合阳离子钙钛矿薄膜相较于二元混合阳离子钙钛矿薄膜在太阳能电池中的转换效率更高。首先,用一步旋涂法在Si基底上制备了高质量的FA_0.79MA_0.16Cs_0.05Pb I_2.52Br_0.48(FAMACs Pb I_2.52Br_0.48)薄膜,分别用X射线衍射、扫描电子显微镜以及椭圆偏振光谱仪对样品的晶格结构、表面形貌和光学性质进行了表征。然后,用Tauc-Lorentz模型给出了薄膜的光学常数,并计算了其介电函数的二阶导谱,光电跃迁分别位于1.66,2.21,3.36 e V处。结果表明,光电跃迁的峰位主要由X位掺杂决定,而A位掺杂对光学跃迁的贡献几乎可以忽略。最后,用时域有限差分方法模拟了基于FAMACs Pb I_2.52Br_0.48材料的典型钙钛矿太阳能电池的光学特性,结果表明...     

热蒸发紫外LaF3薄膜光学常数的表征

薄膜光学常数的精确测定对于设计和制备多层薄膜具有重要意义。在JGS1型熔融石英基底上,采用热蒸发沉积方法制备了不同厚度的LaF3单层薄膜样品,利用光度法来获取弱吸收薄膜和基底的光学常数,计算得到其在185～450nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。实验结果表明,当膜层厚度较薄时,LaF3薄膜折射率表现出不均匀性现象。随着薄膜厚度的增加,薄膜折射率不均匀性减小。在求解过程中选用不均匀模型后,拟合结果与实际测试光谱曲线吻合得很好,提高了薄膜光学常数的计算精度。     

SnTe纳米薄膜的椭圆偏振光谱研究

SnTe纳米薄膜材料光学常数的准确获取,对于其在高性能光电器件设计和在光电子领域的潜在应用具有重要的意义。然而,目前仍然很少有关于获取其纳米薄膜光学常数方法的相关研究报道。采用磁控溅射法以SnTe单靶为靶材,在石英衬底上制备了SnTe纳米薄膜;在未加衬底温度和未进行退火处理的条件下,通过制备工艺参数优化,即得到晶化的、组分可控的面心立方结构SnTe纳米薄膜。采用椭圆偏振光谱法,建立不同的拟合模型结构,利用SE数据库中的SnTe材料数据列表和Tauc-Laurents模型对所制备的SnTe纳米薄膜材料的膜厚、组成及折射率、消光系数等光学常数进行了研究。结果显示,具有该厚度的SnTe纳米薄膜材料在可见光波段具有较高的折射率、在可见到近红外具有较宽的光谱吸收。     

YbF3和YF3薄膜在0.4~14 μm超宽光谱内光学常数反演

为了获得红外低折射率材料的光学常数,采用电子束热蒸发技术在多光谱硫化锌基底上以不同的基底温度分别制备了单层氟化钇(YF₃)和氟化镱(YbF₃)薄膜。通过分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪分别测试其在可见至远红外波段的透射率光谱曲线,使用包络法和色散模型拟合相结合的方法对其在可见至红外波段的光学常数进行了反演,得到了其在0.4~14 μm波段内的折射率与消光系数。采用椭偏测试结果验证了YF₃和YbF₃薄膜在0.4~1.6 μm波段内的光学常数正确性;将拟合得到的光学常数代入TFCalc 膜系设计软件,计算得到的单层薄膜的透射率光谱曲线与实测的光谱曲线吻合较好。实验结果表明,该方法获得的在超宽光谱0.4~14 μm范围内的光学常数准确、可靠。     

不同制备工艺下氧化硅和氧化铪薄膜的椭偏光谱

椭偏技术是一种分析表面的光学方法,通过测量被测对象(样品)反射出的光线的偏振状态的变化情况来研究被测物质的性质。结合XRD和原子力显微镜等方法,利用椭圆偏振光谱仪测试了单层SiO2薄膜(K9基片)和单层HfO2薄膜(K9基片)的椭偏参数,并用Sellmeier模型和Cauchy模型对两种薄膜进行拟合,获得了SiO2薄膜和HfO2薄膜在300～800 nm波段内的色散关系。用X射线衍射仪确定薄膜结构,用原子力显微镜观察薄膜的微观形貌,分析表明:SiO2薄膜晶相结构呈现无定型结构,HfO2薄膜的晶相结构呈现单斜相结构;薄膜光学常数的大小和薄膜的表面形貌有关;Sellmeier和Cauchy模型较好地描述了该波段内薄膜的光学性能,并得到薄膜的折射率和消光系数等光学常数随波长的变化规律。     

唯一性检测在椭圆偏振光谱薄膜拟合中的应用

利用椭圆偏振光谱进行薄膜样品的测量数据分析拟合时,薄膜厚度与介电常数具有很强的关联性。不同色散模型的选取也会对拟合结果产生明显的影响,引起较大误差。介绍了唯一性检测在椭偏拟合中的实现方法。并以二氧化钛样品为例,利用唯一性检测对比了不同色散模型、不同厚度、不同测量波段、不同入射角度时的唯一性检测结果。结果表明,唯一性检测能够有效标定出椭偏测量和拟合过程中所产生的误差,同时能够对不同色散模型进行量化对比,提升拟合精度。     

椭圆偏振研究溅射气压对锰膜光学性质的影响

采用射频磁控溅射技术在Si(111)基片上制备金属锰膜,用椭圆偏振光谱在2.0~4.0 e V光子能量范围内研究了溅射压强对锰膜光学性质的影响.分别用德鲁得-洛伦兹模型以及有效介质模型对椭偏参数进行拟合,结果表明随压强增大薄膜致密度先增大后减少;折射率随压强增大先减少后增大;而消光系数随压强的变化与光子能量有关,在低能量区变化复杂,高能量区随压强增加与折射率规律一致.分析表明上述变化与薄膜的致密度密切相关.     

BaxSr（1—x）TiO3多层膜椭偏光谱研究

用溶胶－凝胶技术在Bi(100）衬底上制备了单层和渐变型多层的BaxSr(1-X)TiO3薄膜，其膜层组分分别为：Ba0.7Sr0.3TiO3,Ba0.8Sr0.2TiO,Ba0.9Sr0.1TiO3,BaTiO3，对生长制备出的多层BaxSr(1-X)TiO3薄膜进行了变角度椭偏光谱测量，通过椭偏光谱解谱分析研究，首次得到了BaxSr(1-X)TiO3多层膜结构不同膜层的膜厚和光学常数，其结果显示：椭偏光谱分析得到的不同膜层的膜厚与卢瑟福背向散射测量得到的结果基本相符；渐变型多层膜中BaTiO3薄膜的折射率比单层BaTiO3薄膜折射率大许多，与体BaTiO3的折射率相接近，这说明渐变型多层膜中BaTiO3薄膜的光学性质与体材料的光学性质接近。     

基于TiO2薄膜电阻式随机存储器电致阻变性质的研究

本论文采用溶胶凝胶法制备了TiO2薄膜,研究Pt/TiO2/Pt器件的电致阻变性质,并结合I-V特性曲线分析器件内部的阻变机制,器件高低阻态的导电机制分别为肖特基发射机制和欧姆导电机制.结果表明,Pt/TiO2/Pt器件在非易失性存储器领域具有潜在的应用.     

利用复合型算法确定薄膜光学常数和厚度

提出了一种确定单层薄膜的光学常数和几何厚度的计算方法。通过讨论基于Fresnel的光学解析式,采用复合形法拟合分光光度计测得的反射率曲线,获得最优化的薄膜光学常数和厚度。然后采用此方法对理论模型薄膜加以验证,所得光学常数和厚度的最优解具有很好的一致性。此方法消除了单纯形法求解过程中存在的顶点退化问题,在整个优化求解过程中不需要初始值的输入,又由于考虑了约束条件,增加了显式和隐式方程约束,大大简化了计算和搜索范围,提高了收敛速度和计算精度。     

基于纳米多孔薄膜的对称平面光波导湿度传感器

通过在对称平面玻璃光波导上下表面各制备一层纳米多孔TiO2薄膜,形成了一种简单新颖的光学湿度传感器。其原理为,导波光在平面对称光波导中的传播损失依赖于纳米多孔Ti02薄膜的平均折射率,后者依赖于薄膜内部的水分子吸附量,而薄膜的水分子吸附量随着周围相对湿度的变化而变化,通过实时测量导波光传播损失的变化就能够感知外围的相对...     

TiO_2(Ag)纳米半导体薄膜的制备及其光催化性能

对热解Ｔｉ（ＯＣ４Ｈ９）４＋ＡｇＮＯ３溶胶制备的ＴｉＯ２（Ａｇ）纳米半导体薄膜光催化特性与其结构的关系进行了研究。薄膜对二卡基砜的光催化降解结果表明,热解温度显著影响薄膜的光催化作用,这与ＴｉＯ２微粒的长大和晶相转变有关;适量的Ａｇ作活性剂可以显著改善薄膜的光催化性能。