膜厚对氧化钒薄膜结构和光学性质的影响

利用真空热蒸发在石英基片上制备了不同厚度的氧化钒薄膜, 研究厚度对薄膜的结构、形貌和光学特性的影响。薄膜的结构由X射线衍射(XRD)仪和拉曼(Raman)光谱仪测得, 表面形貌用原子力显微镜(AFM)观测。利用分光光度计测量薄膜的光学透射率, 并且采用Forouhi-Bloomer模型与修正的德鲁德(Drude)自由电子模型相结合的方法拟合透射率来确定薄膜的折射率、消光系数和带隙。结果表明, 热蒸发的氧化钒薄膜呈非晶态, 薄膜的主要成分为五氧化二钒, 且含有少量的二氧化钒。薄膜表面的颗粒粘结在一起, 随着薄膜厚度的增加, 薄膜表面粗糙度以及颗粒尺寸变小, 膜层表面平整度越来越好, 颗粒之间的空隙变小, 导致折射率随膜厚的增加而增大, 消光系数减小。另外, 随着薄膜厚度从200 nm增加到450 nm, 光学带隙从2.67 eV减小到2.45 eV。     

锑铋合金薄膜的光学常数

锑铋合金薄膜是一种新型超分辨光学功能材料,了解它的基本光学性质对其在光学信息存储及光子器件应用方面具有重要意义。用磁控溅射法制备了不同成分的锑铋合金薄膜(Sb1-XBiX,X=0,0.1,0.2,0.3,0.88,1),用椭圆偏振法测量了薄膜的光学常数(折射率n和消光系数k)。研究表明,在可见光波段(300～850nm),锑铋合金膜的折射率和消光系数都随着铋含量的增加而减小,且薄膜折射率和消光系数同时随波长的增加而增加,折射率呈现反常色散特性。用原子力显微镜、X射线衍射仪研究了成分变化对薄膜表面形貌和微结构的影响。研究表明,锑铋合金薄膜的微观结构呈现多晶态,晶化程度随着铋含量的增加而增加,这可能是影响其光学常数变化的主要因素。     

溅射参数对Ge_2Sb_2Te_5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的光学常数随波长变化关系的影响 ,结果表明 :(1)当溅射功率一定时 ,随溅射氩气气压的增加 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的折射率先增大后减小 ,而消光系数先减小后增大 .(2 )当溅射氩气气压一定时 ,对于非晶态薄膜样品 ,在 5 0 0 nm波长以下 ,折射率随溅射功率的增加先增加后减小 ,消光系数则逐渐减小 ;在 5 0 0 nm以上 ,折射率随溅射功率的增加逐渐减少 ,消光系数先减小后增加 .对于晶态薄膜样品 ,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加 ,消光系数则逐渐减少 .(3)薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化 ,在长波     

抛光工艺对硅基Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜性能的影响

研究了不同的抛光方法(机械抛光、化学腐蚀及化学机械抛光)对硅基板上沉积的Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜性能的影响.研究表明,经化学机械抛光(SiO_2胶体或Cr~+)的硅基板上所沉积的Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜具有致密的结构及平直的界面,其沉积速率也比在化学腐蚀抛光表面的沉积速率大7%或18%(分别对应<111>和<100>晶向);薄膜具有明显高于化学腐蚀抛光基板沉积薄膜的折射率,且折射率随温度的降低而增加,而低温下折射率随波长的增加而增加;化学腐蚀抛光基板沉积薄膜的折射率的增加量明显大于化学机械抛光基板沉积薄膜的增加量;薄膜层经机械抛光后,其膜层结构、组分及其深度分布均未改变,但透射率增加,消光系数有所改善,折射率有所降低.     

沉积速率对热舟蒸发LaF3薄膜性能的影响

用热舟蒸发方法在不同的沉积速率下制备了LaF3单层膜,并对部分单层膜进行了真空退火.分别采用X射线衍射(XRD),Lambda 900光谱仪和355 nm Nd∶YAG脉冲激光测试了薄膜的晶体结构、透射光谱和激光损伤阈值(LIDT),并通过透射光谱计算得到样品的折射率和消光系数.实验结果表明,增大沉积速率有利于LaF3薄膜的结晶和择优生长,可以提高薄膜的致密性和折射率,但薄膜的抗激光损伤能力有所下降;沉积速率太大,又会恶化薄膜的结晶性能,同时薄膜中产生大量孔洞,薄膜的机械强度降低,导致薄膜的折射率减小和抗激光损伤能力降低.真空退火对薄膜的抗激光损伤能力有不同程度的提高.     

溅射参数对Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对Ge2Sb2Te5薄膜的光学常数随波长变化关系的影响,结果表明：(1)当溅射功率一定时,随溅射氩气气压的增加Ge2Sb2Te5薄膜的折射率先增大后减小,而消光系数先减小后增大.(2)当溅射氩气气压一定时,对于非晶态薄膜样品,在500nm波长以下,折射率随溅射功率的增加先增加后减小,消光系数则逐渐减小;在500nm以上,折射率随溅射功率的增加逐渐减少,消光系数先减小后增加.对于晶态薄膜样品,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加,消光系数则逐渐减少.(3)薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化,在长波长范围变化较大,短波长范围变化较小.探讨了影响Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的机理.     

As2S8平面波导：退火-光照-退火循环作用下折射率的变化及光传输特性

蒸发沉积态的非晶半导体As2S8薄膜在退火-饱和光照-退火循环处理下,其折射率变化存在可逆。而对于在退火-非饱和光照-退火的连续处理,发现As2S8薄膜折射率先增加达到最大值,然后在退火作用下才出现可逆。退火处理引起S-S键态变化,导致非晶半导体As2S8薄膜结构达到一定稳定状态,伴随着薄膜厚度的减小。As2S8平面波导在130C 温度退火,然饱和光照,又经过130C 温度退火处理后,显示出约为0.27 dB/cm低的传输损耗,在波长632.8 nm导模下有良好的光传输性能。     

基于全光谱拟合法的VO_2薄膜光学常数计算

为实现对VO_2薄膜光学常数的测量,本文在全光谱拟合法的基础上,首先利用导纳矩阵法推导出透射率T与薄膜厚度d、折射率n以及消光系数k的函数关系,然后利用单纯形法得到其优化函数。最后采用Matlab编程方法对低温态、高温态VO_2薄膜的红外透射率进行了全光谱拟合,得到折射率和消光系数等VO_2薄膜光学常数的拟合曲线。结果表明:拟合曲线与已有研究结果及实测曲线基本吻合。采用全光谱拟合方法得到的光学常数能较准确的对VO_2薄膜进行描述,为最佳膜厚设计提供了依据。此外,为更简便地描述VO_2薄膜的光学常数,本文还引入了Cauchy色散模型方程,对全光谱拟合方法得到的中远红外波段(2.5~15mm)的光学常数结果进行了拟合。     

表面膜层参数对长周期光纤光栅特性的影响

采用严格的耦合模理论建立了表面涂覆弱吸收薄膜长周期光纤光栅（LPFG）的理论模型，用微扰法对复数超越特征方程进行了求解。研究发现，对应某一膜厚，存在一折射率范围，有效折射率的变化和谐振波长偏移特别明显；但消光系数对有效折射率和谐振波长的影响则很小。从功率密度分布曲线可看出低阶奇次包层模式与纤芯模式的耦合要强于低阶偶次包层模式与纤芯模式的耦合，消光系数引起的功率损耗较小。薄膜折射率对透射谱的变化（幅度和谐振峰偏移）影响很大；消光系数对谐振峰偏移影响很小，对谐振峰幅度的影响与具体的薄膜折射率有关。结果表明，敏感薄膜折射率和消光系数与传感器的灵敏度高低有直接关系，传感器的结构优化非常必要。     

溅射参数为Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对Ge2Sb2Te5薄膜的光学常数随波长变化关系的影响。结果表明：（1）当浅射功率一定时,随溅射氩气气压的增加Ge2Sb2Te5薄膜的折射率先增大后减小,而消光系数先减小后增大。（2）当溅射氩气压一定时,对于非晶态薄膜样品,在500nm波长以下,折射率随溅射功率的增加先增加后减小,消光系数则逐渐减小;在500nm以上,折射率随溅射功率的增加逐渐减少,消光系数先减小后增加。 对于晶态薄膜样品,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加,消光系数则逐渐减少。（3）薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化,在长波长范围变化较大,短波长范围变化较小,探讨了影响Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的机理。     

热处理对氢化非晶碳膜光学性质的影响

用椭圆偏振光谱法研究了热处理对射频辉光放电淀积的氢化非晶碳膜光学性质的影响。结果表明,500℃温度退火使氢化非晶碳膜的光学性质发生明显改变:折射率在短波端下降而在长波端上升,消光系数、吸收系数和反射率都随退火温度的增加而逐渐增加,而光学能隙则逐渐下降。对这些结果进行了初步讨论。     

透明导电CdIn2O4薄膜的结构和Seebeck效应

在Ar和O2混合气氛中,利用直流反应磁控溅射Cd-In合金靶制备了CdIn2O4(简称CIO)薄膜,利用AFM和XRD技术表征了薄膜的形貌和组成,用XPS分析了薄膜的化学成分和元素价态,并在室温下测量了CIO薄膜的Seebeck效应以及加入磁场后的Seebeck效应.实验结果表明:CIO薄膜是多晶薄膜,其表面粗糙度为1.60～2.60nm,晶粒大小为13～36nm,晶界清晰.它由CIO相和In2O3相组成,部分样品还含有微量的CdO相,退火处理后氧缺乏状态和氧充足状态的面积比由退火前的0.69增加到0.71,薄膜的导电性能得到提高.CIO薄膜具有非常明显的Seebeck效应,温差电动势随温差的增加而线性增加,温差电动势率随着电阻的增加而减小;加入磁场后,薄膜的温差电动势率变小.文章对制备条件和结构的关系以及Seebeck效应和加入磁场后的Seebeck效应的机理作了详细探讨.     

透明导电CdIn2O4薄膜的结构和Seebeck效应

在Ar和O2混合气氛中,利用直流反应磁控溅射Cd-In合金靶制备了CdIn2O4(简称CIO)薄膜,利用AFM和XRD技术表征了薄膜的形貌和组成,用XPS分析了薄膜的化学成分和元素价态,并在室温下测量了CIO薄膜的Seebeck效应以及加入磁场后的Seebeck效应.实验结果表明CIO薄膜是多晶薄膜,其表面粗糙度为1.60～2.60nm,晶粒大小为13～36nm,晶界清晰.它由CIO相和In2O3相组成,部分样品还含有微量的CdO相,退火处理后氧缺乏状态和氧充足状态的面积比由退火前的0.69增加到0.71,薄膜的导电性能得到提高.CIO薄膜具有非常明显的Seebeck效应,温差电动势随温差的增加而线性增加,温差电动势率随着电阻的增加而减小;加入磁场后,薄膜的温差电动势率变小.文章对制备条件和结构的关系以及Seebeck效应和加入磁场后的Seebeck效应的机理作了详细探讨.     

激光致晶态Ge2Sb2Te5相变介质的光学常数

利用椭偏仪和光谱仪研究了结晶程度对Ge2Sb2Te5相变薄膜光学常数的影响.当初始化仪转速固定时,随激光功率的增加,折射率基本随之减小,消光系数逐渐增大,透过率逐渐减小;当激光功率固定时,随转速的增大,折射率也随之增大,消光系数随之减小,透过率逐渐增加.非晶态与晶态间的变换、薄膜微结构的变化(包括原子间键合状态的变化)以及薄膜内残余应力是影响Ge2Sb2Te5相变薄膜复数折射率的主要原因.测量了CD-RW(可擦重写光盘)中Ge2Sb2Te5薄膜非晶态和晶态的反射率.     

激光致晶态Ge2Sb2Te5相变介质的光学常数

利用椭偏仪和光谱仪研究了结晶程度对Ge2Sb2Te5相变薄膜光学常数的影响.当初始化仪转速固定时,随激光功率的增加,折射率基本随之减小,消光系数逐渐增大,透过率逐渐减小;当激光功率固定时,随转速的增大,折射率也随之增大,消光系数随之减小,透过率逐渐增加.非晶态与晶态间的变换、薄膜微结构的变化(包括原子间键合状态的变化)以及薄膜内残余应力是影响Ge2Sb2Te5相变薄膜复数折射率的主要原因.测量了CD-RW(可擦重写光盘)中Ge2Sb2Te5薄膜非晶态和晶态的反射率.     

O2分压和退火对TiO2/SiO2纳米多层膜结构和光学性能的影响

利用Mass软件设计了TiO2/SiO2纳米多层光学增透膜膜系,并采用高真空电子束蒸发系统在不同O2分压条件下制备了TiO2/SiO2纳米多层膜,TiO2/SiO2薄膜多层膜体系在沉积条件下获得了很好的宽光谱光学透射性能,在可见光谱范围内透射率接近设计值,平均透射率达到90%以上。通过一系列测试方法对多层膜退火前后的透射率、组分结构和退火以后的残余应力以及表面形貌进行了研究。实验结果表明:在较高O2分压条件下,由于多层膜结构中O空位的减少,使得多层膜透射率逐渐增加。在退火条件下,随着退火温度的增加,导致了表面均方根粗糙度(RMS)的增加以及晶粒的聚集长大,500℃时多层膜组分结晶化明显加强,使得缺陷增多;同时受退火温度的影响,残余应力逐渐增加,组分相互扩散加剧使得多层膜界面受到破坏。这些因素最终导致TiO2/SiO2多层膜的透射率逐渐降低。     

基底温度对电子束沉积SiO_2薄膜的影响

利用热力学统计理论及薄膜生长理论,给出了薄膜堆积密度、折射率与基底温度之间的关系。在实验中采用电子束热蒸发技术,在不同的沉积速率和基底温度下制备了单层二氧化硅薄膜。研究了沉积速率与薄膜表面均匀度及折射率的关系,并着重分析了基底温度对薄膜折射率、透射率、表面形貌及微观结构的影响。实验结果表明:基底温度升高,薄膜表面粗糙度减小,晶粒间隙缩小,折射率增加,透射率提高,吸收度降低。且当基底温度为500℃时,在可见光区域SiO2薄膜的透射率可达99.4%以上。对实验数据进行拟合,理论计算与实验结果符合得很好。     

SnTe纳米薄膜的椭圆偏振光谱研究

SnTe纳米薄膜材料光学常数的准确获取，对于其在高性能光电器件设计和在光电子领域的潜在应用具有重要的意义。然而，目前仍然很少有关于获取其纳米薄膜光学常数方法的相关研究报道。采用磁控溅射法以SnTe单靶为靶材，在石英衬底上制备了SnTe纳米薄膜；在未加衬底温度和未进行退火处理的条件下，通过制备工艺参数优化，即得到晶化的、组分可控的面心立方结构SnTe纳米薄膜。采用椭圆偏振光谱法，建立不同的拟合模型结构，利用SE数据库中的SnTe材料数据列表和Tauc-Laurents模型对所制备的SnTe纳米薄膜材料的膜厚、组成及折射率、消光系数等光学常数进行了研究。结果显示，具有该厚度的SnTe纳米薄膜材料在可见光波段具有较高的折射率、在可见到近红外具有较宽的光谱吸收。     

退火对Ge掺杂SiO2薄膜的影响

用等离子体增强化学气相淀积制备了Ge掺杂SiO2薄膜,并对薄膜进行了不同温度的退火处理。采用棱镜耦合仪、原子力显微镜和傅里叶变换红外光谱分析技术研究了不同退火温度对Ge掺杂SiO2薄膜性质的影响。通过1 100℃退火处理后,正的折射率变化量和负的体积变化量随着GeH4流量增加而增大,Ge-O-Ge键增多;而通过900℃退火处理后,折射率没有随着GeH4流量增加而增大;薄膜的表面粗糙度随着退火温度升高而降低。研究结果表明,SiO2薄膜中Ge掺杂过量,其折射率反常下降;通过1 100℃退火处理后,折射率随着GeH4流量增加而增大,折射率的增大主要是由于薄膜密实化和Ge-O-Ge键的形成。     

不同组分La-Ni-O薄膜的红外光谱特性研究

采用射频磁控溅射和组合靶在260℃的(111)Si上制备了不同Ni、La含量比的La-Ni-O薄膜．通过拟合2～12．5μm波长范围的反射和透射光谱,得出了薄膜在此区间的折射率和消光系数．薄膜的折射率随波长的增长均呈现单调增大的变化趋势,并且随组分的变化,此趋势没有大的变化．而消光系数的邑散却对薄膜的组分具有很大的依赖性．实验结果同时表明,在La含量较高时,薄膜为无定型结构,并且具有较大的电阻率．当Ni、La含量比大于1：1．44后,薄膜具有(100)择优取向的赝立方钙钛矿结构,同时具有金属导电性．薄膜的晶面间距、电导率、折射率和消光系数随着Ni含量的增加具有相似的变化规律．并在Ni:La=1:1时,晶面问距和电阻率达到最小值．对所有实验现象,文中从LaNiO3薄膜的导电机理出发给出了理论分析,并取得了比较一致 的结果．