掺硼四面体非晶碳膜的微观结构及光谱表征

分别采用过滤阴极真空电弧技术制备了不同含硼量四面体非晶碳(ta-C:B)膜, 并用X射线光电子能谱(XPS)、Raman光谱对薄膜的微观结构和化学键态进行了研究. XPS分析表明薄膜中B主要以石墨结构形式存在, 随着B含量的增加, sp³杂化碳的含量逐渐减小, Ta-C:B膜的Raman谱线在含硼量较高时, 其D峰和G峰向低频区偏移, 且G峰的半峰宽变窄, 表明B的引入促进了sp²杂化碳的团簇化, 减小了原子价键之间的变形, 从而降低了薄膜的内应力．     

电压对中频脉冲非平衡磁控溅射类金刚石薄膜结构与性能的影响

制备参数对类金刚石(DLC)薄膜的性能和结构有显著影响。利用中频脉冲非平衡磁控溅射新技术制备了DLC薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱仪、纳米压痕仪、光谱型椭偏仪研究了溅射电压对DLC薄膜微观结构、力学性能和光学性能的影响。结果表明:当溅射电压由550 V增加到750 V时,DLC薄膜中sp3杂化碳含量随溅射电压的增加而增加,当溅射电压超过750 V时,薄膜中sp3杂化碳含量随溅射电压的增加而减少;DLC薄膜的纳米硬度、折射率均随溅射电压的增加先增加而后减小,溅射电压为750 V时制备薄膜的纳米硬度及折射率最大。     

基于透反射光谱确定Te/TeO_2-SiO_2复合薄膜的光学常数

基于电化学诱导sol-gel方法制备Te/TeO_2-SiO_2复合薄膜的紫外-近红外投射光谱实验,采用透反射光谱测量法推导出Te/TeO_2-SiO_2复合薄膜在200~1100nm波长范围内的光学常数,包括光学透过率、反射率、线性吸收系数、消光系数、线性折射率及禁带宽度。研究发现,复合薄膜具有高折射率(1.93~2.03),测试波长为1064nm,低吸收和禁带宽度宽(3.07~3.40eV)等光学特性,同时薄膜的光学常数对制备过程中的重要参数制备电压表现出强烈的依赖性,制备电压越大薄膜的光学透过率降低,薄膜厚度增大,线性折射率增大。     

溅射Ar流量对Mn膜光学常数的影响

采用可变入射角全自动椭圆偏振光谱仪,在能量2.0~4.0eV范围内测量了磁控溅射法制备的金属Mn膜的光学常数,分析了氩气流量对Mn膜光学性质的影响。结果表明,在低能区,随Ar流量的增加,薄膜的所有光学常数均有不同程度的降低;而在高能区,流量对光学常数的影响不明显。薄膜复介电常数、折射率n随流量增大不断减小,在流量为15mL/min后变化不明显;而消光系数k在流量为15~20mL/min没有明显变化,在流量达到25mL/min后消光系数显著减小。     

中频脉冲非平衡磁控溅射技术制备类金刚石膜的结构与性能

利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术在载玻片上制备了类金刚石(DLC)薄膜,研究了沉积气压对薄膜厚度、微观结构、机械性能和光学性能的影响。厚度测试结果表明,DLC膜厚度随沉积气压的增加而增加。X射线光电子能谱测试结果表明,当沉积气压由0.18Pa增加到1.50Pa时,DLC薄膜中sp~3杂化碳含量随沉积气压的增加而减少。纳米压痕和椭偏仪测试结果表明,DLC膜的纳米硬度、折射率均随沉积气压的增加而减小。采用浅注入模型分析了沉积气压对薄膜生长和键合结构的影响。以上结果表明,沉积气压对DLC膜的厚度、sp~3杂化碳含量、机械与光学性能具有较大的影响。     

磁过滤阴极电弧技术沉积高sp3键含量四面体非晶碳薄膜的工艺优化研究

通过对不同基片偏压下磁过滤器电流对四面体非晶碳(ta-C)薄膜sp3键含量影响的研究,探讨了磁过滤阴极电弧技术制备高sp3键ta-C薄膜优化工艺条件.在不同的基片偏压下,薄膜沉积率随着磁过滤器电流增大而增大.当基片偏压为200V时,磁过滤器电流从5A增大至13A,ID/IG从0.18增加到0.39;当基片偏压500V时,ID/IG从1.3增加到2.0;证明随着磁过滤器电流的增大,薄膜中的sp3键含量在减少,sp2键及sp2团簇在逐渐增加.研究表明除了基片偏压,ta-C薄膜sp3键含量与制备工艺中磁过滤电流也具有及其密切的关联.因此,基片偏压与磁过滤器电流是ta-C薄膜制备中需要优化的工艺条件.优化和选择合适的基片偏压与磁过滤器电流对ta-C薄膜的大规模工业化生产应用具有极其重要的意义.     

溅射功率对Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的影响

研究了溅射功率对Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５薄膜的光学常数与波长关系的影响。结果表明,在波长小于５００ｎｍ的情况下,随溅射功率的增加非晶态薄膜的折射率ｎ先增加然后减小,消光系数ｋ则逐渐减小;在波长大于５００ｎｍ的情况下,随溅射功率的增加折射率ｎ逐渐减少,消光系数ｋ先减小后增加。对于晶态薄膜样品,在整个波长范围折射率ｎ随溅射功率的增加减小后增加,消光系数ｋ则逐渐减少。薄膜样品的光学常数,在长波长范围随波长变化较大,在短波长范围变化较小。讨论了溅射功率对Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５薄膜的光学常数影响的机理。     

磁过滤真空阴极电弧技术弧电流对四面体非晶碳薄膜性能的影响

研究了磁过滤阴极真空电弧技术中不同弧电流(20~100 A),制备的四面体非晶碳薄膜性能的影响。通过对薄膜厚度、薄膜硬度、表面形貌以及sp3键含量随弧电流的变化结果进行了测试。结果表明,当弧电流从20增大至100 A,表征薄膜sp杂化碳含量的ID/IG从0.212增加到1.18,显示制备薄膜的sp3键含量逐渐减少,同时sp2键在逐渐增加。随着弧电流值上升,薄膜硬度增加,表明其值与弧电流值呈正相关性,高的弧电流使通过磁过滤器的大颗粒等离子体数增加,从而薄膜表面形貌易于沉积大颗粒,导致薄膜表面质量下降。因此,选择合适的弧电流值可优化Ta-C薄膜制备工艺,本文研究内容为工业应用中通过弧电流调整优化膜层综合性能提供参考。     

氢化非晶硅薄膜制备及其椭圆偏振光谱测试分析

射频磁控溅射法制备a-Si:H薄膜,利用椭圆偏振光谱对不同气压下a-Si:H薄膜的厚度、折射率和消光系数进行了测试和研究。薄膜采用双层光学模型,通过Forouhi-Bloomer模型对椭圆偏振光谱参数进行拟合,获得450-850 nm光谱区域的a-Si:H薄膜光学参数值。结果表明,随着工作气压增加,薄膜厚度增厚,沉积速率升高;相同工作气压下,随偏振光波长增大,折射率呈下降趋势;相同波长偏振光下,折射率随工作气压上升而下降,折射率变化范围在3.5-4.1;消光系数随着工作气压增大呈略微增大的趋势。根据吸收系数与消光系数的关系,获得了薄膜的吸收谱,测算出不同工作气压下a-Si:H薄膜的光学带隙为1.63 eV-1.77 eV。     

基体温度对中频脉冲非平衡磁控溅射技术沉积类金刚石薄膜结构与性能的影响

利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术在不同的基体温度下制备了类金刚石(DLC)薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)、纳米压痕测试仪、椭偏仪对所制备DLC薄膜的微观结构、机械性能、光学性能进行了分析。Raman光谱和XPS结果表明,当基体温度由50℃增加到100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而增加,当基体温度超过100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而减少。纳米压痕测试表明,DLC薄膜的纳米硬度随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的纳米硬度最大。椭偏仪测试表明,类金刚石薄膜的折射率同样随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的折射率最大。以上结果说明基体温度对DLC薄膜中的sp3杂化键的含量有很大的影响,DLC薄膜的纳米硬度、折射率随薄膜中的sp3杂化键的含量的变化而变化。     

反应射频磁控溅射法制备HfTaO薄膜的热稳定性和光学性能

采用反应射频磁控溅射技术制备HfTaO薄膜,利用X射线衍射(XRD)分析了薄膜的微结构,通过紫外-可见光分光光度计测量了薄膜的透过谱,计算了薄膜的折射率和禁带宽度,利用原子力显微镜观察了薄膜的表面形貌。结果表明,随着Ta掺入量(10%,26%,50%)的增加,HfTaO薄膜的结晶化温度分别为800、900、950℃,Ta掺入量继续增加到72%,经过950℃退火处理的HfTaO薄膜仍然保持非晶态,具有优良的热稳定性。AFM形貌分析显示非晶HfTaO薄膜表面非常平整。在550nm处薄膜折射率n随着Ta掺入量的增大而增大,n的变化区间为1.90～2.15。同时HfTaO薄膜的光学带隙Eg随着Ta掺入量的增大而逐渐减小,Eg的变化区间为4.15～5.29eV。     

弧流对超薄四面体非晶碳膜的结构和性能的影响

使用45°双弯曲磁过滤阴极真空电弧系统(FCVA)制备超薄四面体非晶碳膜(ta-C),研究了弧流对薄膜结构和性能的影响。结果表明:当弧流由40 A增加到70 A时薄膜沉积速率提高,sp3的含量先增加后减小;当弧流为60 A时薄膜sp3的含量达到最大66%,密度也达到最大(3067 kg/m3)。残余压应力随着弧流的增加呈现先增加后减小的趋势,当弧流为40 A时薄膜的残余应力最小(4 GPa)。在碳膜沉积过程中碳源粒子有填充基体凹坑和减少基体缺陷的作用,使其表面非常光滑。超薄ta-C碳膜的表面粗糙度随着弧流的增加先降低后增加,当弧流为50 A时薄膜表面粗糙度最小(0.195 nm)。     

(1-x)TiO_2-xTa_2O_5薄膜的光学性能研究

TiO2-Ta2O5薄膜是较新颖的光学薄膜,由均匀混合的两种化合物薄膜材料作为膜料研制而成,本文采用离子辅助蒸发的方法,以不同配比的Ta2O5和TiO2混合物为初始膜料在K9玻璃上制备了TiO2-Ta2O5混合薄膜,并对其光学性能进行研究.实验结果表明,TiO2-Ta2O5薄膜在可见光范围内有较高的透射率,消光系数在10-3～10-4数量级,折射率在1.80～2.07范围内变化(550nm),是理想的光学镀膜材料.随着Ta2O5含量从0增加到20%,光学带隙从3.266eV单调增加到3.417eV,并用Kayanuma提出的模型解释了透射谱中吸收边的漂移现象.     

制备工艺参数对无氢类金刚石薄膜结构及光学性能的影响

采用射频磁控溅射技术在玻璃基底和单晶硅片上制备了无氢DLC薄膜。采用多种技术手段表征了不同工艺参数下制备的DLC薄膜的结构及光学性能。结果表明,溅射功率、工作气压、基底温度和氩气流量的变化对薄膜结构、透过率和光学带隙有较大影响。薄膜内部sp~3键含量、可见光透过率及光学带隙都随溅射功率或基底温度的增加而减小,随工作气压的增大而增加,随氩气流量的增加先增大后减小。在工作气压为2.0Pa时,可制备出I_D/I_G为0.86、可见光区平均透过率为85%、光学带隙为1.68eV的DLC薄膜。     

基片温度对脉冲激光沉积ZnS:Co薄膜微结构及光学性质的影响研究北大核心CSCD

采用脉冲激光沉积技术在石英基片上制备了ZnS:Co薄膜,改变制备过程中石英基片的温度TS,研究了基片温度对薄膜微结构及光学特性的影响。随着基片温度的升高,薄膜的厚度减小,结晶质量得到提升,并朝着(111)方向择优生长。受量子限域效应的影响,薄膜的光学带隙在基片温度为TS=25℃时最大为3.83 eV,光学带隙先随基片温度增大而减小,并在基片温度为400℃时取得最小值3.5 eV,此后随基片温度增大而增大。此外,薄膜的折射率、消光系数、介电系数等光学参数随基片温度升高均有增大趋势。实验表明在基片温度达到400℃以上时,可以获得综合性能较好的微晶薄膜。     

阳极电压对多孔阳极氧化铝薄膜光学常数的影响

根据多孔阳极氧化铝(AAO)薄膜200～2500nm波段透射谱,计算研究了AAO薄膜的重要制备工艺参数阳极电压对其光学常数的影响.结果表明随阳极电压的升高,AAO薄膜的折射率和厚度增大,消光系数减小.这主要源于AAO薄膜中孔密度随阳极电压的升高而迅速下降,但AAO薄膜厚度的迅速增加,减弱了阳极电压对其光学常数的调制作用.     

Ti1-xAlxN薄膜的制备及性能研究

介绍了利用反应溅射法制备Ti1-xAlxN薄膜的工艺过程，测量并分析了Ti1-xAlxN薄膜的光学性能及电阻率与薄膜成分的关系。结果表明，Ti1-zalxN薄膜的折射率和消光系数均随薄膜中Al含量x的增加而减小，电阻率则随x的增加而增大。并从薄膜的基本结构变化过程对实验结果作出解释。     

热处理对钛酸锶钡薄膜光学性能的影响

采用无水溶胶-凝胶技术制备了钛酸锶钡光学薄膜,研究了预处理温度对钛酸锶钡薄膜表面形貌的影响,系统分析了退火温度对钛酸锶钡薄膜的相结构、微观形貌和光学性能的影响。结果表明,膜的物相、结构和形貌均对其光学性能起决定作用,制备致密、均匀的晶态薄膜是使钛酸锶钡薄膜具有高的光学透过率、大的折射率和小的消光系数的关键。通过150℃预处理和850℃退火获得了晶化程度良好,表面形貌平整、致密的钛酸锶钡薄膜,该膜在350~1000nm的最大光透过率为80.72%,在600~1000nm的折射率稳定在约1.93,在400~1000nm范围消光系数稳定在约4×10-5。     

TiNxOy薄膜的制备及其光学特性

用直流磁控溅射技术在玻璃基底上沉积TiNxOy薄膜。应用XRD与SEM表征了TiNxOy薄膜的晶化程度及表面形貌。在室温下300～900nm的波长范围内测量了薄膜的透射光谱,并根据“包络法”理论,计算了薄膜的光学常数。结果表明,随着入射波长的增加,薄膜的折射率n先减小后再增加;消光系数k单调增加;而吸收系数变化平缓。由“包络法”和Tauc关系确定TiNxOy薄膜的光学能隙约为2．213eV。     

Ti1—xAlxN薄膜的制备及性能研究

介绍了利用反应溅射法制备Ｔｉ１－ｘＡｌｘＮ薄膜的工艺过程，测量并分析了Ｔｉ１－ｘＡｌｘＮ薄膜的光学性能及电阻率与薄膜成分的关系。结果表明Ｔｉ１－ｘＡｌｎＸ薄膜的折射率和消光系数均随薄膜中Ａｌ含量ｘ的增加而减小，电阻率则随ｘ的增加而增大。并从薄膜的基本结构变化对实验结果作出解释。