Si基片上掺Ge SiO2的火焰水解法制备

用火焰水解法在单晶Si片上沉积了掺Ge的SiO2(GeO2-SiO2)粉末,随后在高温炉中将此粉末烧结成玻璃.用光学显微镜观察了样品表面形貌,研究了不同的烧结工艺对样品形貌的影响.用X射线光电子能谱检测了样品的元素组成,并用棱镜耦合法测量了样品的折射率和厚度.结果表明,用适宜的工艺条件制备出的掺Ge的SiO2具有表面平整光滑,折射率和厚度可调等优点,适合用作Si基SiO2波导器件的芯层.     

SiO_2薄膜致密性的表征

论述了表征SiO2薄膜致密性的三种方法:红外光谱法、折射率法和腐蚀速率法,分析了它们各自的特点。制备了不同衬底和不同工艺的三个热氧化SiO2薄膜样品,利用红外光谱法和折射率法对样品进行了对比测试。结果表明,采用红外光谱法表征SiO2薄膜的致密性时,主特征吸收峰频率不仅与薄膜致密性相关,还与样品的厚度和衬底等因素有关;而折射率法受这些因素的影响较小,是表征SiO2薄膜致密性较为适用的方法。     

有机/无机杂化SiO2/Si光波导薄膜的制备及表征

采用有机/无机杂化溶胶-凝胶(sol-gel)法制备了SiO2光波导薄膜材料.采用甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MAPTMS)作为反应先躯体,四丙氧基锆(ZPO)作为调节折射率的材料,正丙醇(n-propyl alcohol)为溶剂,利用旋涂方法在Si基片上成膜,采取低温长时间、高温短时间的热处理方式,制备出无龟裂薄膜.分别采用棱镜耦合仪和原子力显微镜(AFM)研究了不同溶剂量和不同ZPO量情况下,薄膜的折射率、厚度以及表面形貌变化情况.研究结果表明:通过调节正丙醇的用量,可以实现薄膜厚度可控;通过调节ZPO的用量,可以实现薄膜折射率可控;薄膜的表面平整度非常好,在5μm× 5μm的扫描范围内,表面粗糙度小于0.430 nm,表面起伏度小于0.656 nm.     

双源电子束蒸发提高光学薄膜致密性的工艺研究

采用双源电子束蒸发的方法,在K9玻璃基片上蒸镀Si和SiO2得到的混合膜层,折射率不仅可调,而且比Si膜要高.用原子力显微镜(AFM)分别对单纯镀的Si膜与双源电子束蒸发镀的Si/SiO2混合膜层的表面形貌进行了观测,结果表明,前者表面疏松,有明显的孔洞结构;后者膜层表面细密.采用双源蒸发的成膜理论,对该方法提高膜层致密性的原因进行了探讨.     

在SiO2中掺Al对Au/纳米(SiO2/Si/SiO2)/p-Si 结构电致发光的影响

利用射频磁控溅射方法,制成纳米SiO2层厚度一定而纳米Si层厚度不同的纳米(SiO2/Si/SiO2)/p-Si结构和纳米(SiO2∶Al/Si/SiO2∶Al)/p-Si结构,用磁控溅射制备纳米SiO2∶Al时所用的SiO2/Al复合靶中的Al的面积百分比为1%．上述两种结构中Si层厚度均为1—3nm,间隔为0.2nm．为了对比研究,还制备了Si层厚度为零的样品．这两种结构在900℃氮气下退火30min,正面蒸半透明Au膜,背面蒸Al作欧姆接触后,都在正向偏置下观察到电致发光（EL）．在一定的正向偏置下,EL强度和峰位以及电流都随Si层厚度的增加而同步振荡,位相相同．但掺Al结构的发光强度普遍比不掺Al结构强．另外,这两种结构的EL具体振荡特性有明显不同．对这两种结构的电致发光的物理机制和SiO2中掺Al的作用进行了分析和讨论．     

硅基SiO2光波导

在硅基上通过氢氧焰淀积的SiO2,厚度达到了20μm;通过掺Ge增加芯层的折射率,折射率比小于1%,并可调;用反应离子刻蚀工艺对波导的芯层进行刻蚀,刻蚀深度为6μm,刻蚀深宽比大于10;波导传输损耗小于0.6dB/cm(λ=1.55μm),并对波导的损耗机理和测试进行了分析与研究.另外,为实现光纤与波导的耦合,结合微电子机械系统技术,在波导基片上制作了光纤对准V形槽.     

溶胶-凝胶法制备掺Er3+:Al2O3/SiO2/Si光波导薄膜

采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法在热氧化的SiO2/Si(100)基片上提拉法制备掺EP:A12O3光学薄膜.采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(ARM),X射线衍射分析(XRD)研究了掺Er3+:Al2O3光学薄膜的形貌、厚度以及结构等特性.结果表明,在氧化的SiO2/Si(100)基片上获得了厚度为1.2 μm,固溶Er3+的面心立方结构γ-(Al,Er)2O3和单斜结构θ-(A1,Er)2O3的薄膜.薄膜表面光滑、平整,无明显的表面缺陷.掺EP:Al2O3薄膜晶粒分布均匀,平均晶粒直径为50～200 m,表面起伏度为10～20 nm.测量了10 K下掺0.1 mo1%～1.5 mo1%Er3+:Al2O3光学薄膜的光致发光(PL)谱,获得了中心波长为1.533μm的发光曲线.PL强度随Er3+掺杂浓度的增加而下降,相应的半峰宽(FWHM)也从45 nm减小到36 nm.Sol-gel法制备掺Er3+:Al2O3/SiO2/Si光学薄膜满足有源光波导放大器基体材料的性能要求.     

非晶硅薄膜表面形貌和光学性质的工艺研究

采用PECVD在K9玻璃基底上制备了非晶硅薄膜,通过改变射频功率、反应压强和基片温度制得不同的薄膜样品.采用金相显微镜对其表面形貌进行了观察,通过椭圆偏振法测得了不同工艺条件下薄膜样品的折射率、消光率及厚度.结合成膜机理和经典电子理论对测试结果进行分析得到,工艺参数通过表面扩散、原子刻蚀以及基元成分、能量和浓度等中间因素决定着样品的表面形貌和光学性质.     

高剂量离子注入直接形成Ge纳米晶的物理机理

研究了单束双能高剂量Ge离子注入、不经过退火在非晶态SiO2薄膜中直接形成镶嵌结构Ge纳米晶的物理机制.实验中利用不加磁分析器的离子注入机,采用Ge弧光放电离化自动形成的Ge+和Ge2+双电荷离子并存的单束双能离子注入方法,制备了1016～1018cm-2多种剂量Ge离子注入的Si基SiO2薄膜样品.用GIXRD表征了Ge纳米晶的存在,并仔细分析得到了纳米晶形成的阈值剂量.通过TEM分析了Ge纳米晶的深度分布和晶粒尺寸.用SRIM程序分别计算了双能离子在SiO2非晶层的射程和深度分布,与实验结合,得到纳米晶形成的物理机制,即纳米晶的形成与单束双能离子注入时Ge+和Ge2+相互碰撞产生的能量沉积在SiO2中形成的局域高温有关.     

在SiO2中掺A1对Au／纳米（SiO2／Si／SiO2）／p—Si结构电致发光的影响

利用射频磁控溅射方法,制成纳米SiO2层厚度一定而纳米Si层厚度不同的纳米（SiO2/Si/SiO2）/p-Si结构和纳米（SiO2:A1/Si/SiO2:A1)/p-Si结构,用磁控溅射制备纳米SiO2:A1时所用的SiO2/A1复合靶中的A1的面积百分比为1%。上述两种结构中Si层厚度均为1-3nm,间隔为0.2nm。为了对比研究,还制备了Si层厚度为零的样品。这两种结构在900℃氮气下退火30min,正面蒸半透明Au膜,背面蒸A1作欧姆接触后,都在正向偏置下观察到电致发光（EL）。在一定的正向偏置下,EL强度和峰位以及电流都随Si层厚度的增加而同步振荡,位相相同。但掺A1结构的发光强度普遍比不掺A1结构强。另外,这两种结构的EL具体振荡特性有明显不同,对这两种结构的电致发光的物理机制和SiO2中掺A1的作用进行了分析和讨论。     

Electron-beam vapour-deposited erbium-doped glass waveguide laser at 1.53 mu m

A single-transverse-mode erbium-doped glass waveguide laser operating at a wavelength of g 1.53 mu m is described. The erbium-doped GeO/sub 2/-SiO/sub 2/ core of the waveguide was made by electron-beam vapour deposition and patterned by reactive ion etching on a quartz glass substrate. The core was 10 mu m wide, 8 mu m high and 64.5 mm long, which permitted single-transverse-mode laser oscillation. The threshold pump power for CW oscillation was 150 approximately 200 mW at a pumping wavelength of 0.98 mu m.<>     

Multicomponent glass fibres with high numerical aperture

Multicomponent glass is suited for the preparation of high numerical aperture (n.a.) fibres which may be used in short-distance applications. Low loss of 20dB/km fibres have been produced with a n.a. of 0.53. Core glass having high refractive index has been prepared by using the additives of BaO and GeO2 which are hardly harmful to the intrinsic absorption loss.     

Low-loss fibre prepared under high deposition rate by modified c.v.d. technique

Graded-index fibres with a GeO2-P2O5-SiO2 core have been prepared by a modified c.v.d. and drawing process. The deposition rate of the core glass was 0.17 cm3/min (0.37 g/min), and the fibres have an attenuation of 2.6 dB/km at 0.83 ?m and a 6 dB bandwidth of 816 MHz km.     

Dispersion of pure GeO2 glass core and f-doped GeO2 glass cladding single-mode optical fibre

The letter investigates the dispersion of GeO2 glass core and F-doped GeO2 glass cladding single-mode optical fibre. It is estimated that the total dispersion goes to zero at about ? = 1.77 ?m. The material dispersions of these glasses are also measured. Material dispersion of GeO2 glass, which contains fluorine of 0.41 wt%, vanished at ? = 1.722?m. This occurs at ? = 1.734 ?m for pure GeO2 glass.     

Low-loss optical glass fibre with Al2O3-SiO2 core

Optical glass fibres, consisting of an Al2O3-SiO2 core and SiO2 cladding, were produced by using a glass growth technique of vapour deposition in a flame. The core measured from 4 to 10 ? in diameter, and the difference in refractive index between the core and the cladding was 0.003. The lowest loss of this fibre was 10 dB/km at 0.66 ?m.     

ZnS thin film deposition on Silicon and glass substrates by Thermionic vacuum Arc

In this study, Silicon (Si) and glass substrates were coated with Zinc sulfide (ZnS) using Thermionic Vacuum Arc (TVA) technique for the first time. With this technique, the coating time of the samples is very short and film thickness can be controlled during the coating process. Moreover, TVA provides many advantages to deposited thin films than other techniques such as compactness, low roughness, nanostructures, homogeneities as compared to other deposition techniques. This paper presents a different technique for deposition of high-quality ZnS thin films. Scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and atomic force microscopy (AFM) were used to characterize the coated silicon and glass surface morphologies. Additionally, transmittances, thickness and refractive indices of coated glass samples with ZnS were measured by ultraviolet–visible spectrophotometer and interferometer to characterize their optical properties.     

熔制温度对CBS系微晶玻璃结构与性能的影响

采用高温熔融法制备CaO-B2O3-SiO2(CBS)微晶玻璃,考察不同熔制温度对该体系微晶玻璃结构和性能的影响。结果表明:熔制温度1 400～1 450℃,试样中存在少量未熔融的SiO2,有利于CaSiO3晶相的析出和晶粒细化,加速CBS系微晶玻璃致密化。熔制温度为1 450℃粉料,850℃烧结保温15 min所制CBS性能较优:体积密度为2.54 g.cm–3,相对介电常数为6.42,介电损耗为0.000 9。     

掺杂过渡金属氧化物对ZnO-B_2O_3-SiO_2玻璃的改性研究

采用高温熔融和过渡金属氧化物掺杂的方法,制备了掺杂不同过渡金属氧化物(Sb2O3、TiO2、CeO2、MnO2)的ZnO-B2O3-SiO2无铅玻璃。研究了所制玻璃的物理化学性能。结果表明:掺杂过渡金属氧化物后,ZnO-B2O3-SiO2玻璃的结构和封接性能得到较大改善,玻璃的耐水性提高1.5～2.0倍,线膨胀系数从60×10–7/℃降至40×10–7/℃。     

CdS微晶掺杂TiO2—SiO2复合薄膜的非线性光学特性

采用溶胶－凝胶方法在普通的载玻片上制备了ＣｄＳ微晶掺杂的ＴｉＯ２－ＳｉＯ２复合薄膜。用正硅酸乙酯、钛酸丁酯、醋酸镉作原料，比较了硫脲和硫化乙氨的硫化作用。不同热处理温度、时间的吸收光谱表明，薄膜中存在着量子尺寸效应。采用Ｚ－Ｓｃａｎ技术测量了薄膜的非线性吸收及非线性折射率。     

复合无机粘结剂对钌酸铋/银基厚膜电阻性能影响

采用钙铝硅玻璃和硼硅酸铅玻璃组成的复合体系作为无机粘结剂制备厚膜电阻浆料,研究复合无机粘结剂对厚膜电阻各性能的影响。结果表明,二组元在复合体系中体积分数的改变影响钌酸铅“过渡层”的存在状态和无机粘结剂中晶相和玻璃相的比例,使厚膜电阻的方阻和电阻温度系数随之变化,当二组元体积分数均为50%时,制备的电阻膜性能稳定,重烧变化率为2.7%。