金刚石薄膜的红外增透性质

本文研究了用热解化学气相沉积方法在硅单晶衬底上制备的金刚石膜对硅衬底的红 外透过率的影响，发现有些金刚石薄膜具有明显的红外增透性质。     

金刚石红外增透保护膜

金刚石在红外区具有很好的透过率，可用作红外光学保护材料。另外，金刚石又具有优越的机械、热学、化学性能，可镀在其它红外材料上作为保护膜。用热丝化学气相沉积法在硅晶片上镀了一层金刚石膜，测量其红外透过率，在２．５～１５μｍ波长范围内透过率都有所增加，最高处透过率从５２％提高到６４．１％。     

磁控溅射制备增透ITO薄膜及其性能研究

用射频磁控溅射法在低温下制备了光电性能优良的ITO(In2O3:SnO2=1:1)薄膜。质量流量计调节氩气压强PAr为0.2～3.0Pa,氧流量fO2为0～10sccm,并详细探讨了溅射时PAr和fO2变化对ITO薄膜光学性能的影响。结果表明:fO2的改变引起薄膜中氧空位浓度变化而影响ITO薄膜折射率n;fO2对ITO靶材表面的溅射阀值和对Ar 散射而改变溅射速率。衬底表面粗糙度对ITO薄膜的折射率测量准确性有较大影响。PAr为0.8Pa,fO2为2.4sccm,薄膜厚度为241.5nm时,nmin=1.97,最大透过率为89.4%(包括玻璃基体),方阻为75.9?/□,电阻率为8.8×10-4?·cm。AFM分析表明薄膜表面针刺很少,表面平整(RMS=3.04nm)。     

新型红外增透膜和保护膜EI

介绍了类金刚石碳（ＤＬＣ）膜和碳化锗（Ｇｅ＿ｘＣ＿（１－ｘ））簿膜的沉积方法、特性和在红外光学镀膜中的应用进展。     

硅衬底上高增透金刚石膜的制备研究

采用甲烷和氢气作为工作气体,在热丝化学气相沉积(HFCVD)设备上采用五段式沉积法制备了金刚石薄膜,用扫描电子显微镜(SEM)、激光拉曼光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及傅立叶红外光谱仪研究了金刚石膜的结构和性质.结果表明,采用五段式沉积法可以得到晶粒大小达到纳米级的、表面粗糙度较小、金刚石纯度较高的金刚石膜,其最大增透率超过70%,能满足作为光学窗口增透膜的应用要求.     

GaP薄膜的制备与性能研究

利用磁控溅射法成功地制备出GaP薄膜,并对GaP薄膜的沉积速率、成分、结构及红外光学性能进行了研究。结果表明,沉积薄膜中Ga与P的原子比接近1:1,形成了GaP化合物,呈非晶态结构。设计并制备出GaP/DLC复合膜系,结果表明该膜系在8～11.5um波段对ZnS衬底具有明显的增透效果。制备的GaP薄膜的硬度明显高于ZnS衬底的硬度,且与ZnS衬底结合牢固,可提供良好的保护性能。     

红外透波材料的发展现状与展望

本文介绍了红外透波材料的特点，制备工艺和应用。着重比较了一些晶体红外材料和非晶体红外材料的光学性能和机械性能，并讨论了红外材料的镀膜技术，指出镀膜的ZnSe晶体和硫系玻璃将会成为未来红外热成像系统光学零件和红外窗口的候选材料。     

长波红外玻璃的研究

长波红外玻璃具有优异的红外性能,作为视窗、透镜、整流罩等在光电技术领域中应用广泛。长波红外玻璃材料主要包括硫系玻璃、卤系玻璃和硫卤玻璃等。综述了长波红外玻璃材料的基本性能、国内外研究现状和应用,最后指出了其存在问题及发展趋势。     

疏水型纳米SiO2增透薄膜的制备与性能研究

采用溶胶-凝胶技术,以正硅酸乙酯(TEOS)为有机醇盐前驱体,无水乙醇(EtOH)为溶剂,在碱催化体系中通过选择合适的原料的比例,制得碱性的增透膜,然后对所得的薄膜进行表面修饰,制得既有增透性质又有疏水性的增透膜,克服了增透膜防潮性能差的缺点.采用椭偏仪、傅立叶型红外分光光度计、UV-VIS-NIR分光光度计和接触角测试仪对膜的折射率、厚度、红外特性、透过光谱、接触角进行表征.     

宽谱增透双层TiO2-SiO2/SiO2薄膜的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备了双层TiO_2-SiO_2/SiO_2薄膜,调控了底层薄膜的折射率及双层薄膜不同的厚度匹配,研究了在不同厚度匹配下薄膜的光学性能。通过场发射扫描电子显微镜、椭偏仪、紫外-可见-红外分光光度计研究了薄膜的微观结构、厚度、折射率和光学透过率。研究表明:以TiO_2与SiO_2混合溶胶镀膜获得了折射率可调(1.5～2.0)的薄膜,在TiO_2-SiO_2层与SiO_2层的厚度分别约为160 nm、90 nm时获得了光学性能较优的薄膜,薄膜在光学宽谱380～1 100 nm范围内表现出明显的增透效果,可见光最高透过率可达97.5%,宽谱平均透过率为93.9%。     

超导Nb膜表面减反膜技术研究

针对单光子探测芯片中超导Nb膜减反的问题,研究了磁控溅射Nb膜折射率光谱特性随Nb膜厚度变化的规律,同时研究了化学气相沉积法制备的SiO₂和SiN_x介质膜的折射率光谱特性。为降低超导Nb膜对633 nm光的反射比,在Nb膜表面设计和制备了SiO₂和SiN_x减反膜。测试结果表明:SiO₂和SiN_x使反射比明显减小,计算结果验证了这一趋势。     

溶胶-凝胶法制备氧化硅光学减反射膜

综述了溶胶-凝胶光学减反射膜的应用背景及光学原理,系统讨论了溶胶-凝胶氧化硅减反射膜的完整制备工艺以及薄膜在使用过程中的主要性能评价指标,最后展望了薄膜的未来发展趋势。     

含Si-O-P键的减反膜结构及性能影响因素研究

采用SiO₂水溶胶(ACS)为硅源, H₃PO₄为桥联剂, H₂O₂为活化剂在玻璃表面成功制备了一种性能优异的新型减反膜。利用FTIR、XRD、FESEM、TEM、AFM对薄膜结构、形成机理及性能进行了研究, 结果表明, 在成胶过程中, H₂O₂的导入有效修复了SiO₂胶粒的表面羟基, 提高了SiO₂的反应活性; 而在焙烧过程中, H₃PO₄通过其自身脱水形成的偏磷酸链状体分别与SiO₂胶粒及玻璃基底表面的Si-OH进行了脱羟基缩聚, 构架了坚固的Si-O-P网络交联, 最终形成了稳定的磷硅酸盐凝胶网络结构, 提高了成膜质量。当n(H₃PO₄) : n(H₂O₂) : n(EtOH) : n(SiO₂)= 0.49: 0.52: 30: 1时, 制备的SiO₂减反膜在可见光区平均透光率高达98%, 硬度可达6H。     

金刚石自支撑膜的高温红外透过性能

由于金刚石具有低吸收和优异的力学与导热性能使其成为长波(8~12μm)红外光学窗口材料的重要选择。对于许多极端条件的应用,化学气相沉积(CVD)金刚石自支撑膜的高温光学性质至关重要。应用直流电弧等离子喷射法制备光学级金刚石自支撑膜进行变化温度的红外光学透过性能研究,采用光学显微镜、X射线衍射、激光拉曼和傅里叶变换红外-拉曼光谱仪检测CVD金刚石膜的表面形貌、结构特征和红外光学性能。结果表明:在27℃时金刚石膜长波红外8~12μm之间的平均透过率达到65.95%,在500℃时8~12μm处的平均透过率为52.5%。透过率下降可分为3个阶段。对应于透过率随温度的下降,金刚石膜的吸收系数随温度的升高而增加。金刚石自支撑膜表面状态的变化,对金刚石膜光学性能的影响显著大于内部结构的影响。     

CrCO-Ti保护薄膜的制备、结构及机械性能

用非平衡脉冲直流磁控溅射技术制备出了CrCO-Ti薄膜,其结构、耐磨性和表面能分别用XRD（Phihps X-pert）、Pinon-Disc摩擦磨损测试仪（Tribometer Wear Tester）表面接触角度仪（Surface contact Angle Goniometer）分析,研究了在氮气气氛不同退火温度的条件下,CrCO-Ti保护薄膜的结构变化,并得出结论：非平衡脉冲直流磁控溅射沉积的CrCO-Ti保护薄膜是类非晶态的,其耐磨能力达到10^-8mm^3／Nm,它们的表面能低,经过退火处理后,其结构发生变化,耐磨能力下降。     

Infrared Refractive Index and Extinction Coefficient of Polyimide Films

We have measured the transmittance of several polyimide (C₂₂H₁₀N₂O₄) films at wave numbers from 6000 to 500 cm^–1 (wavelengths from 1.67 to 20 m) using a Fourier-transform infrared (FT-IR) spectrometer. The free-standing polyimide films are made by spin coating and thermal curing processes. The thickness of the films ranges from 0.1 to 4 m. In the nonabsorbing region from 6000 to 4000 cm^–1, the minimum transmittance caused by interference is used to obtain the refractive index for film thicknesses greater than 1 m. The film thicknesses are determined by fitting the spectral transmittance using the refractive index. Molecular absorption strongly reduces the transmittance at wave numbers from 2000 to 500 cm^–1. The optical constants, i.e., the refractive index and the extinction coefficient, are determined from the measured transmittance for several films of different thickness using a least-squares method. A Lorentzian oscillator model is also developed, which in general agrees well with the measured transmittance at wave numbers from 6000 to 500 cm^–1. This study will facilitate the application of polyimide films in the fabrication of infrared filters and other optoelectronic applications. The methods presented in this paper can be used to determine the optical constants of other types of thin-film materials.     

红外用超薄PtSi膜的一种制备新方法

膜厚制约着PtSi红外探测器的量子效率。本文介绍了一种根据固相反应理论 ,在 1 0 - 4 Pa量级真空度条件下 ,采用真空退火、化学腐蚀手段制备超薄 (约 5 5nm)PtSi膜的新工艺方法 ,并用XRD ,XPS对所制备的样品进行了物相分析。该方法所需温度低 ,时间短 ,制得薄膜均匀性好     

Optical Properties of Polyimide Films in the Infrared

The objective of this study is to determine the infrared optical constants of polyimide films in the spectral range between 2000 and 7000 cm^-1using a five-oscillator Lorentz model. Model parameters are presented, in addition to the derived values of the complex refractive index and dielectric constant. The parameters were obtained using electromagnetic theory for thin films to model reflectivity data from two film samples with different thicknesses (5.17 and 12.4 m) on gold substrates examined at two incident angles. Measurements were taken using a polarizable reflectometer device in a Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer. The real part of the refractive index, n, is shown to be about 1.67, while the imaginary part, k, is less than 0.01 over the spectral range examined. Results are consistent with findings of other experimentalists, and new data presented here show that polarization effects on thin film layers are predictable from the proposed model.     

Characterization of Thin Absorbing Films Using Infrared Surface Plasmons

Abstract

A combination of infrared excitation of surface plasmons and guided mode resonances is used to accurately parameterize thin highly absorbing films. In most circumstances it is difficult to determine both the thickness and dielectric constants of such films even if they are metallic and therefore able to support surface plasmons. Indeed it is clearly shown how it is impossible to characterize highly absorbing metal films using the Kretschmann geometry. However using an experimental system combining the Kretschmann geometry with a small air-gap spacer between the thin layer of interest and a normal thick metal layer it is possible to uniquely characterize the thin layer.     

多彩氧化钨薄膜的红外电致变色性能研究

电致变色材料能够在可见-红外宽频谱范围内对吸收率、透过率、反射率和发射率进行动态调节,是人工调制材料光谱特征的有效手段。在实际应用场合,对于色彩(可见光)与热辐射(红外线)可控调节的需求往往并存,利用单一电致变色器件实现可见、红外双波段的光学调制性能具有重要意义。现阶段对于电致变色材料的设计主要集中于可见光谱的调节能力及颜色转变,忽略了对材料红外光谱的探究。本研究选取具有法布里–铂罗(F-P)空腔结构的多彩氧化钨薄膜进行可见–红外宽频谱电致变色探究,具有F-P空腔结构的氧化钨薄膜材料在可见光区呈现多样化、明亮的颜色,再对多彩薄膜进行图案化设计,即可得到具有各种图案的多彩薄膜,并且在外加偏压的作用下可以实现多样化的颜色转变。同时,多彩氧化钨薄膜的红外反射率也可获得明显的可控调制效果,在中波段(Medium Wave, MW)3.5μm左右处不同颜色薄膜均可获得高于25.00%的红外调制率。本研究表明,多彩氧化钨薄膜可以实现可见–红外宽频谱的分立、可控调节,在智能窗、热管理、辐射制冷等应用领域有巨大潜力,可达到光、热性能协同调制的效果。