热处理对离子束溅射Ta_2O_5薄膜特性的影响

利用离子束溅射沉积技术制备了Ta2O5薄膜,在100~600℃的大气氛围中对其进行热处理(步进温度为100℃),并对热处理后样品的光学常数(折射率、折射率非均匀性、消光系数和物理厚度)、应力、晶向和表面形貌进行了研究。研究显示,随着热处理温度增加,薄膜折射率整体呈下降趋势,折射率非均匀性和物理厚度呈增加趋势,结果有效地改善了薄膜的消光系数和应力,但薄膜的晶向和表面形貌均未出现明显的变化。结果表明:热处理可以有效改变薄膜特性,但需要根据Ta2O5薄膜具体应用综合选择最优的热处理温度。本文对离子束溅射Ta2O5薄膜的热处理参数选择具有指导意义。     

离子束溅射氧化钽薄膜的光学带隙特性

Ta_2O_5薄膜是可见光到近红外波段中重要的高折射率薄膜材料之一。本文针对离子束溅射制备Ta_2O_5薄膜的光学带隙特性开展了实验研究工作,基于Cody-Lorentz模型表征了薄膜的光学带隙特性,重点针对薄膜的禁带宽度和Urbach带尾宽度与制备参数之间的相关性进行研究。研究结果表明:在置信概率95%以上时,对Ta_2O_5薄膜禁带宽度影响的制备参数,权重大小依次为氧气流量、基板温度、离子束电压;而对Ta_2O_5薄膜Urbach带尾宽度影响的制备参数,权重大小依次为基板温度和氧气流量。对于Ta_2O_5薄膜在超低损耗激光薄膜和高损伤阈值激光薄膜领域内应用,本文的研究结果给出了同步提高薄膜的禁带宽度和降低带尾宽度的重要工艺参数选择方法。     

PbSe量子点光谱特性的时间与温度依赖性研究

由于量子点材料特殊的能级结构以及尺寸依赖特性,使其既可以用作宽光谱吸收材料和可调谐发光材料,又可以用于荧光探针。本文以有机法制成Pb Se量子点,并对其生长时间、生长温度依赖的光学特性进行了研究。试验数据表明,随着生长时间、生长温度和量子点尺寸的变化,Pb Se量子点的禁带宽度、发光峰值波长和全波半宽度均会发生改变;随着生长时间和生长温度的增加,发光峰值波长、全波半宽度和尺寸均会增加;随着生长温度的增加,禁带宽度减小并产生红移。     

热处理对钛掺杂类金刚石薄膜场发射性能的影响

采用多靶磁控溅射技术制备了钛掺杂类金刚石(Ti-DLC)薄膜,并在不同温度(300,350,400℃)下进行了热处理,研究了热处理温度对薄膜微观结构、成分、能带结构以及场发射性能的影响.结果表明:与热处理前的相比,300℃热处理后Ti-DLC薄膜中sp2-C团簇相对含量增大,光学带隙最小,开启场强最低,为5.43 V·...     

用紫外-可见光谱仪研究玻璃基掺氮二氧化钛薄膜的沉积速率和光学带隙

用紫外-可见光谱仪研究了不同溅射功率下磁控溅射法在玻璃基上沉积掺氮二氧化钛膜的沉积速率和光学带隙。结果表明，随着溅射功率的增加，薄膜的沉积速率增加，吸收边波长红移，薄膜的光学带隙宽度减小。热处理温度对不掺氮二氧化钛薄膜的吸收边和光学带隙的影响较小。     

类金刚石薄膜的光学性能的研究

利用脉冲真空电弧镀的方法,在硅基底上沉积类金刚石薄膜,研究薄膜的光学性能、光学常数和离子能量关系。结果表明:不同的离子能量可以得到不同折射率的薄膜,无氢类金刚石薄膜的折射率在2.5～2.7之间变化;通过改变工艺条件来制备不同折射率的薄膜,和不同折射率的基底材料相互匹配;折射率和光学能隙随离子能量具有相反的变化趋势,和理论预测的趋势相一致;对于硅、锗等红外材料,要求的薄膜应具有1.8～2.1左右的折射率,因此提出一种基于物理汽相沉积和化学汽相沉积两种相互结合的方法,来降低薄膜的折射率,以达到和硅、锗等材料的折射率匹配。     

介质多层膜热处理分析

由薄膜压缩应力产生模型和薄膜总应力的组成出发,分析了要改变薄膜的本征应力热处理必须有足够的能量即激活能。当热处理能量低于激活能时,只能改变薄膜热应力,与处理时间无关。热应力与处理温度有线性关系,建立了波长变化量与温度变化量间的关系模型。当热处理能量高于激活能时,本征应力改变,进而波长的改变与时间有关。实验结果表明,从200~300℃的各1,2,5 h保温处理下,波长从1.4 nm线性地增大到4.15 nm,波长变化与处理时间无关。在350℃分别进行1,2,5 h的处理情况下,波长的改变量分别为4.75 nm,5.07 nm,5.7 nm。保温时间短的,波长增量也小。400℃各种处理时,波长的改变基本上与350℃的处理结果类似。充分说明了在较低温度处理时,薄膜应力只有热应力的改变;较高温度处理时,本征应力才会改变。     

热处理对V2O5薄膜的结构及光学性能的影响

用射频平面磁控溅射法在Ar/O2气氛中溅射V2O5粉末靶制得V2O5薄膜,然后在大气中对样品薄膜作250℃～400℃的热处理试验.用XRD分析表明薄膜随着热处理温度的升高,除了晶粒尺寸不断长大以外,薄膜的组分也在发生不断的变化,在低温下处理时出现的某些结构在高温处理后消失,同样在高温下处理后也出现了一些低温下没有出现的新结构.这种结构变化导致在300℃以下的温度处理后的薄膜在可见光和近红外波段都有异常大的吸收;在350℃以上的温度处理后的薄膜在可见光和近红外波段的吸收显著地减小.     

变折射率光学薄膜设计与分析

针对当前变折射率光学薄膜的设计难题,研究了周期性变折射率与渐变折射率2种类褶皱薄膜的结构特点以及折射率分布函数,阐述了将渐变折射率薄膜细分为多层均匀薄膜的分层介质理论,用足够多的均质薄层来代替渐变折射率膜层,每个薄层内折射率不变,相邻薄层的折射率呈离散型阶梯变化、物理厚度相同,应用麦克斯韦方程矩阵连乘法计算膜系的光学性能。设计了可用于军用激光器的高抗激光损伤性能膜系以及反激光压制的多波长梳状负滤光片膜系,分析了褶皱数量、褶皱细分数量等因素对薄膜光谱特性的影响。     

热处理对V2O5薄膜的结构及光学性能的影响

用射频平面磁控溅射法在Ar/O2气氛中溅射V2O5粉末靶制得V2O5薄膜,然后在大气中对样品薄膜作250℃～400℃的热处理试验.用XRD分析表明薄膜随着热处理温度的升高,除了晶粒尺寸不断长大以外,薄膜的组分也在发生不断的变化,在低温下处理时出现的某些结构在高温处理后消失,同样在高温下处理后也出现了一些低温下没有出现的新结构.这种结构变化导致在300℃以下的温度处理后的薄膜在可见光和近红外波段都有异常大的吸收;在350℃以上的温度处理后的薄膜在可见光和近红外波段的吸收显著地减小.     

Measurement of the refractive index dispersion of As2Se3 bulk glass and thin films prior to and after laser irradiation and annealing using prism coupling in the near- and mid-infrared spectral range

The prism coupling technique has been utilized to measure the refractive index in the near- and mid-IR spectral region of chalcogenide glasses in bulk and thin film form. A commercial system (Metricon model 2010) has been modified with additional laser sources, detectors, and a new GaP prism to allow the measurement of refractive index dispersion over the 1.5-10.6 μm range. The instrumental error was found to be ±0.001 refractive index units across the entire wavelength region examined. Measurements on thermally evaporated AMTIR2 thin films confirmed that (i) the film deposition process provides thin films with reduced index compared to that of the bulk glass used as a target, (ii) annealing of the films increases the refractive index of the film to the level of the bulk glass used as a target to create it, and (iii) it is possible to locally increase the refractive index of the chalcogenide glass using laser exposure at 632.8 nm.     

退火时间对Cu-Al-O薄膜性能影响的研究

通过制备Cu-Al-O薄膜并对其进行退火处理,研究了退火时间对薄膜形貌、结构以及紫外-可见透过率、带隙、中红外透过率的影响。研究结果表明:随着退火时间的增加,薄膜开始晶化,5.0 h时薄膜中出现裂纹,同时出现AlCu合金相;紫外-可见透过率随退火时间的增加而降低;中红外透过率随退火时间的增加先增加后降低;Cu-Al-O薄膜的直接带隙随退火时间的增加而降低。     

基于自适应模拟退火算法的薄膜特性参数计算方法研究

提出了根据测量得到的待测薄膜的透射率数据,采用全局优化算法—自适应模拟退火算法结合共轭梯度算法求解薄膜的光学特性参数。并对T a2O5单层薄膜的厚度及折射率进行测量计算。实验结果表明,计算得到的光学特性参数值与实测结果相一致,厚度误差小于3nm,在540nm处折射率误差小于0.02。该方法具有操作简单、无损测量、计算速度快、精度高等优点,具有相当的实用性。     

磁控溅射Ni56Mn27Ga17合金薄膜的光学反射特性研究

Ni-Mn-Ga磁性形状记忆合金薄膜是非常有用的多功能材料,为考察其光学反射特性,采用磁控溅射技术在单晶硅衬底上沉积了Ni56Mn27Ga17合金薄膜,并对其表面形貌和光学反射特性进行研究。研究结果表明,薄膜的表面粗糙度随退火温度的升高而增大;在300～800nm波长范围内,薄膜反射率均随波长的减小而降低,且薄膜整体谱线范围内的反射率随退火温度的升高而降低。     

周期性渐变折射率光学薄膜的设计及光谱特性分析

分析折射率呈不同函数分布的周期性渐变折射率薄膜的光谱特性,分析表明光谱曲线具有负滤光片的特性。分别从最低和最高折射率、周期数、周期厚度的角度,对用共蒸法制备的周期性渐变折射率薄膜光谱特性进行了详细分析讨论。结果表明截止带中心波长和截止带宽度与周期厚度成线性关系,截止带中心波长的反射率与周期数成三次多项式关系。用堆叠和叠加两种方法设计渐变折射率多截止带负滤光片,并分析两种方法在共蒸法方式制备下的优缺点。最后总结出了渐变折射率负滤光片的设计方法。     

Precision thickness and refractive index imaging of molecular films

We present an interferometric contrasting technique that allows visualizing the thickness and refractive index of a molecular film being part of an optical multilayer structure (etalon). Small wavelength shifts of the comblike etalon spectrum are transformed into measurable intensity variations using a second reference etalon (optical correlator), illuminated in series. A charge-coupled device camera acting as two-dimensional photometer is utilized to measure the optical spectral correlation (OSC) image. The performance of the here proposed optical spectral correlation method is demonstrated using very thin confined liquid films. We give a detailed signal-to-noise analysis. Subangstrom film thickness resolution is experimentally verified with single exposure images acquired at frame rates comparable to video standards (approximately 25 Hz). Finally, we describe the calibration procedures necessary to obtain an absolute quantification of the OSC image.     

基于Au-Ag复合膜的光纤表面等离子体共振传感器理论仿真研究

为增强基于Ag膜光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的抗氧化能力,可将Au膜镀于Ag膜表面。利用TFCalc软件对不同厚度Ag膜和Au-Ag复合膜的光纤SPR传感特性进行理论仿真研究。仿真结果表明:光纤SPR吸收峰显著依赖于Ag膜厚度,当Ag膜厚度由40nm逐渐增加到80nm时,共振吸收峰的半峰全宽逐渐减小,且共振波长随Ag膜厚度的增大而减小,共振波长变化范围较小,仅为7nm左右;Au膜的引入对共振吸收峰反射率影响不大,不同厚度Au-Ag复合膜的SPR共振波长随Au膜厚度的增大而增大。