磁控溅射制备Ti-Zn-O复合薄膜及其光学性质研究

TiO2是作为一种宽禁带半导体材料可作为紫外器件,但因其间接带隙结构、禁带宽度仅为3.0eV等特点,严重影响其应用范围。本文利用共溅射技术,通过Zn掺杂,在K9玻璃基底上制备了Ti-Zn-O复合薄膜,并研究了Zn溅射功率对其结构及光学性质的影响。结果显示：所制备的薄膜为ZnTiO3和不饱和TiO2的复合结构,随着Zn粒子的溅射能量增加,晶粒尺寸和表面粗糙度增加,并可将薄膜本征吸收边蓝移至3.61eV。     

非晶硅薄膜太阳能电池分析与研究

介绍了非晶硅薄膜太阳能电池的基本特点和光学特性;重点分析了非晶硅薄膜材料的制备方法,最后对非晶硅薄膜太阳能电池组件制备工艺进行了阐述。     

沉积功率对多晶硅薄膜结构和光学性质的影响

采用等离子体化学汽相沉积(PECVD)方法在普通玻璃衬底上制备出多晶硅薄膜.研究了在不同沉积功率下的薄膜的沉积速率、晶相结构、吸收系数和光学禁带宽度.实验结果表明,沉积功率为140 W时薄膜沉积速率最大,达到7.8 nm/min.沉积功率为30 W多晶硅薄膜的晶粒较大,平均尺寸200 nm左右.沉积功率为100 W薄膜有较高结晶度,晶化率达到68%.薄膜样品在波长为500 nm的光吸收系数达到6×104 cm-1,在不同功率下样品的光学禁带宽度在1.70-1.85 eV之间变化.     

溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜

采用了溶胶-凝胶工艺在普通的玻璃载玻片上成功地制备出具有c轴择优取向性、高的可见光透光率、平整均匀的氧化锌薄膜。通过XRD、AFM以及UV光谱仪等分析,其结果表明:所制备的氧化锌薄膜具有纤锌矿型结构,表面均匀致密,薄膜晶粒尺寸大约在40~90 nm,溶胶浓度增大时,其晶粒大小呈增大的趋势。随着涂膜层数的增加,薄膜的(002)方向的取向度增加。薄膜在可见光区的光透过率>85%,在近紫外光波段透射率急剧减小,对应的禁带宽度为3.34 eV。     

稀土氧化物氧离子电极化率和光学碱度

稀土氧化物离子电极化率α2-o是研究非线性光学和发光玻璃的一个重要参数.基于LorentzLorenz公式,利用折射率n和禁带宽度Eg两个物理参数,分别计算了稀土氧化物的两种氧离子电极化率α2-o(n)和α2-o(Eg),并利用所计算的结果分别求得了稀土氧化物的光学碱度,讨论了稀土氧化物氧离子电极化率、光学碱度和折射率之间的关系. 计算结果表明,稀土氧化物应该补充到极化率分组的第二组.同时,研究了镧系原子序数和氧离子极化率的关系,即镧系氧化物的氧离子极化率随原子序数的增加而减少.     

基于光学电负性二元玻璃折射率和密度的研究

采用熔融法制备R2O3-B2O3（R=Bi,Sb）二元玻璃,测量二元玻璃的折射率、密度和禁带宽度,并利用二元玻璃禁带宽度Eg计算玻璃的光学电负性,再用光学电负性计算R2O3-B2O3（R=Bi,Sb）二元玻璃的2个重要参数：折射率和密度.实验结果表明,计算数值和实验数值非常接近,为R2O3-B2O3（R=Bi,Sb）二元玻璃的非线性光学材料的设计提供了一个很好的参数.     

一种新型透明导电氧化物薄膜—ITO∶Ta

利用磁控溅射,在玻璃基底上沉积了ITO∶Ta薄膜。研究了在不同衬底温度下ITO和ITO∶Ta薄膜的光电性能。高价金属元素Ta掺杂促进薄膜晶化的同时,导致了(400)晶面择优取向的形成。低温沉积的ITO∶Ta薄膜比ITO薄膜展示了较好的光电性能,Ta掺杂使得室温沉积ITO薄膜的效益指数分别由0.003×10-3Ω-1上升到了0.880×10-3Ω-1。透射谱表明,参数的变化引起明显的Burstin-Moss效应,通过直接跃迁的模型研究了光学禁带的变化。     

常压CVD淀积非晶硅薄膜的研究

本文应用常压CVD法制备出了α-Si薄膜,它是非晶硅太阳能电池的良好材料。采用X射线衍射、扫描电镜、红外透射谱和X射线光电子能谱对α-Si薄膜的结构和性能进行了研究,并给出了α-Si薄膜的淀积理论模型。     

非线性光学Ge-Ga-S-Se薄膜的制备与表征

随着集成光学的发展，人们越来越关注硫系玻璃的二阶非线性光学性质的研究。用熔融淬冷方法制得了2个组分的Ge-Ga-S-Se决体玻璃，并以此作靶材，利用磁控溅射的方法制备了玻璃薄膜。利用DSC，紫外-可见光谱仪，XRD，SEM，Raman光谱仪，XPS分析了其结构。用Maker条纹法检测到了2种玻璃薄膜的二阶非线性。结果表明：用磁控溅射方法可以制得厚度均匀密实的硫系玻璃薄膜，由于偶极子的择优取向导致硫系玻璃具有较大的二阶非线性，并且加入硒能使玻璃的非线性增加。     

非晶硅薄膜表面微纳结构制备及抗反射性能研究

为了对非晶硅薄膜表面改性,使其具有更好的抗反射性,将采用激光干涉光刻的方法,在非晶硅薄膜表面制备具有抗反射性能的微纳结构。首先搭建三光束激光干涉系统,使用波长为1064nm的Nd：YAG激光光源,使其在空间分布上接近旋转对称的三束光,对非晶硅薄膜进行干涉实验,然后用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对激光刻蚀后的非晶硅薄膜表面结构特征参数进行检测,并使用反射率测量仪对改性后的非晶硅薄膜表面反射率进行测量,分析各参数对抗反射性能的影响。实验结果表明,随着能量逐步增加,光强分布周期没有发生改变,孔的直径、孔与孔之间的距离以及结构深度逐渐发生改变且呈线性分布,而非晶硅表面反射率逐步降低,最低达到10%。     

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.     

非晶态ZnO薄膜的微结构及光学性质

采用溶胶-凝胶法在玻璃衬底上制备了非晶态ZnO薄膜。用X射线衍射仪(XRD)、扫描探针显微镜(SPM)研究了非晶态ZnO薄膜的晶相和微观形貌,用紫外-可见光光度计和荧光光度计研究了非晶态ZnO薄膜的光学特性。测试结果表明,XRD谱没有任何衍射峰,表明所制备的ZnO薄膜确实是非晶态;非晶态ZnO薄膜的表面平整、光滑,表面粗糙度均值为1.5 nm;在可见光区有很高的透过率,最高值为90%;光学带隙为3.39 eV;其PL谱显示在紫外区384 nm处有较强的紫外发射。     

Au/SiO_2复合薄膜的紫外光还原制备与光吸收性能

通过溶胶-凝胶法,利用紫外光辐射还原金(Au)得到了高均匀性Au/SiO2复合薄膜,并用SEM、TEM、XRD、UV-Vis光谱等手段对薄膜样品进行了性能表征,讨论了紫外光对金纳米粒子的还原机理。XRD结果表明,均匀分散于非晶SiO2中的Au纳米粒子呈现出面心立方多晶相;SEM结果表明,所得到的Au/SiO2复合薄膜中,纳米颗粒的尺寸较小,分布均匀;复合薄膜的UV谱表明,Au纳米粒子的表面等离子共振吸收峰随着焙烧温度的增加以及nAu/nSi的改变,从585nm附近逐渐红移至600nm附近,并逐渐增强,同时,nAu/nSi较大的3个薄膜样品分别在820,900和830nm附近的近红外区出现了吸收。     

Fe掺杂对ZnO薄膜的微结构与光学性质的影响

采用溶胶一凝胶法在石英玻璃衬底上制备了Fe掺杂的ZnO薄膜,研究了不同的Fe掺杂浓度对ZnO薄膜的微结构与光学性质的影响.利用x射线衍射分析了薄膜样品的晶向和晶相.利用原子力显微镜观测了薄膜样品的表面形貌,利用双光束紫外-可见分光光度计分析了znO薄膜样品的光学性质.实验结果表明:所有ZnO薄膜样品都是六角纤锌矿结构,ZnO晶粒沿c轴择优生长.质量分数为1%fe掺入之后,ZnO薄膜的C轴择优取向进一步增强,薄膜的晶化质量也得到进一步提高.当Fe的掺杂浓度高于1%时,ZnO薄膜(002)衍射峰的强度又降低了,这可能是由于Fe2+(x=2或3)和zn2+具有不同的离子半径,大量的Fe2+进入晶格取代Zn2+导致晶格严重畸变,从而影响了znO晶粒的正常生长.所制备的ZnO薄膜在可见光区都具有高的透射丰,由吸收边估算出来的ZnO薄膜的光学带隙表明:随着Fe的掺杂浓度的提高,光学带隙逐渐展宽.     

退火温度对锆酸铅薄膜光学性能的影响

用溶胶-凝胶法在石英玻璃基片上成功地制备了PbZrO3(PZ)薄膜．X射线衍射分析结果表明晶化好的PZ薄膜,是多晶钙钛矿结构．750℃晶化的薄膜,晶粒尺寸为30～50nm．用紫外-可见光分光光度计在波长200～900nm范围内,测量了不同温度退火的PZ薄膜的透射率,结果表明450、600、750℃退火的薄膜样品,其光学吸收边分别为4．11、4．56、4．59eV．     

电子束蒸发沉积TiO2薄膜结构及光学性能的研究

研究了工艺条件对电子束蒸发沉积在 K9玻璃上 Ti O2 薄膜的结构和光学性能的影响。正交试验结果表明 ,基片温度是影响薄膜光学常数的主要因素 ,制备 Ti O2 薄膜的最佳工艺参数为 :基片温度 30 0℃ ,工作真空 2× 10 - 2 Pa,沉积速率 0 .2 nm/ s。采用最佳工艺沉积在透明基片上的 Ti O2 薄膜在可见光区具有良好的透过特性 ,同时也得出了薄膜的光学带隙能 Eg=3.77e V。 SEM观察结果表明薄膜为柱状纤维结构 ,柱状纤维的直径在 10 0～ 15 0 nm之间     

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。     

锗硅薄膜的光学特性研究

GeSi薄膜的光学特性可以随内部组分的变化而变化,在光电子集成方面优于GaAs、InP等传统的发光材料,已引起了人们的广泛关注.采用等离子体CVD法在玻璃衬底上沉积GeSi薄膜,研究了不同生长条件下的样品的光学特性,从样品的紫外\|可见光反射谱和透射谱计算出光学带隙,发现随着Ge含量的增加,薄膜的光学带隙减小.并且研究了样品的光学带隙与温度的关系,当GeH4流量为4sccm时,薄膜的光学带隙随温度的升高有一个最小值,当GeH4流量为8sccm时,温度升高而薄膜的光学带隙基本不变.