ZrO2/SiO2双层膜膜间渗透行为初步研究

用溶胶-凝胶技术,采用提拉镀膜法在K9玻璃基片上镀制了ZrO2/SiO2双层膜和SiO2/ZrO2双层膜,研究了这两种膜层之间的渗透问题。用X射线光电子能谱仪(XPS)测量了薄膜的成分随深度方向的变化,用反射式椭偏仪对X射线光电子能谱仪测得的实验结果进行模拟与验证。结果表明,用X射线光电子能谱仪测得的实验结果建立的椭偏模型,模拟出来的椭偏曲线和用椭偏仪测量出来的椭偏曲线十分吻合;对于ZrO2/SiO2双层薄膜,膜层间的渗透情况不是很严重,在薄膜界面处薄膜的成分比变化非常明显,到达一定深度后薄膜的成分不再随深度的变化而变化;SiO2/ZrO2双层膜膜层界面间的渗透十分严重,渗透层的深度比较大,底层几乎发生了完全渗透。     

酸催化制备溶胶-凝胶ZrO2薄膜及性能

以Zr(OC3H7)4为前驱体,乙酰丙酮为络合剂,在盐酸的酸性条件下,于乙醇溶剂中水解制备ZrO2溶胶.采用粘度、红外(IR)光谱、折射率、热分析(DSC)、原子力显微镜(AFM)等测试手段对溶胶和薄膜性能进行表征.结果表明,制备的ZrO2溶胶具有比较好的粘度稳定性,加入聚乙烯吡喏烷酮(PVP)对溶胶稳定性影响不大;经500 ℃热处理后,膜层折射率可达1.91;薄膜表面均匀平整;加入PVP能提高膜层的激光损伤阈值(LIDT),ZrO2膜的激光损伤阈值为19.6 J/cm2(1064 nm,1 ns),ZrO2-PVP膜的激光损伤阈值为23.3 J/cm2(1064 nm,1 ns).     

单层SiO2和ZrO2薄膜激光辐照损伤的对比

分别采用物理气相沉积和溶胶-凝胶技术在K9基片上镀制了4块光学厚度相近的SiO2和ZrO2单层膜.分别采用椭偏仪、透射式光热透镜和原子力显微镜对两类薄膜的孔隙率、热吸收和微观表面形貌进行了表征;利用Nd:YAG激光器测试了样品的激光损伤阈值(LIDT;1064 nm/8.1 ns),并用光学显微镜观察了两类薄膜的损伤形...     

HfO2/SiO2多层高反膜脉冲YAG激光预处理机理的研究

本文研究了HfO2 /SiO2 多层高反膜脉冲YAG激光预处理提高抗激光损伤阈值的机理。通过分析和计算 ,我们提出了一种物理模型 ,即热扩散模型。由于扩散结果 ,导致HfO2 膜层的折射率增加 ,致使HfO2 、SiO2 膜层交界处光驻波波峰降低 ,从而提高了薄膜抗激光损伤阈值     

氧化物薄膜的激光预处理效应研究

对高功率激光薄膜常用的HfO2/SiO2、ZrO2/SiO2、ZrO2/SiO2+Y2O3/SiO2和Ta2O5/SiO2等膜料镀制的高反膜,采用N-ON-1激光运行方式,即对薄膜单点辐照的激光能量密度,以薄膜损伤阈值的50%开始,由小到大直到薄膜发生损伤,进行激光预处理效应研究.实验表明,HfO2/SiO2高反膜的激光预处理效果最好,激光损伤阈值提高3倍以上,ZrO2/SiO2和ZrO2+Y2O3/SiO2次之,提高1.5倍以上,而Ta2O5/SiO2较差,几乎没有激光预处理效应.对HfO2/SiO2薄膜激光预处理研究发现,其效应有两种形式,薄膜激光老化和薄膜表面缺陷低能量密度激光清除.薄膜激光老化是指没有缺陷的薄膜经预处理后损伤阈值大幅度提高,一般为2倍以上,薄膜缺陷激光清除是指以节瘤为代表的低能量密度损伤缺陷,以其损伤阈值附近的能量损伤,形成10 μm左右的孔洞等轻微损伤创面,其激光再损伤能力大幅度提高,达3倍以上,并且效果是永久性的.薄膜激光损伤尺度和程度对光谱性能影响的实验表明,直径小于200 μm的疤痕,孔洞等轻度损伤几乎没有影响,直径大于500 μm的层裂和疤痕,反射率下降小于10%,表明薄膜激光损伤程度对光学性能的影响有较大的差异,因而对于高反膜,损伤阈值不应以单纯的激光损伤为判断依据,应以不影响工程实际应用,即功能性激光损伤阈值为依据.(OH6)     

HfO2／SiO2薄膜缺陷及激光损伤特性分析

对光学中心镀制的HfO2/SiO2高反、增透和偏振膜等,用台阶仪、Normaski和原子力显微镜详细分析了薄膜表面的微结构缺陷如孔洞,划痕和节瘤的形状,以及缺陷对应的激光损伤图貌.原子力显微图貌显示,节瘤缺陷表现为薄膜表面突起光滑圆丘,直径多为2～10 μm,为微米量级的膜料颗粒在镀膜过程中溅入薄膜形成.脉宽10 ns波长1064 nm的激光损伤实验表明,缺陷是薄膜激光损伤的主要诱导源,其中以节瘤缺陷的损伤阈值最低,划痕次之,孔洞最高,薄膜的零概率激光损伤阈值主要由节瘤缺陷的激光损伤能流密度决定.对应不同的缺陷,高反膜的激光损伤通常表现为孔洞,疤痕和层裂,疤痕为薄膜表面激光烧伤形成,层裂主要为激光强电场在膜层中形成驻波电场,造成应力变化所致,孔洞为节瘤缺陷激光损伤后形成,形状与大小和薄膜固有孔洞相似,直径多小于15 μm,其激光再损伤能力也与薄膜固有孔洞相似.激光损伤创面的台阶仪分析表明,HfO2/SiO2高反薄膜未镀SiO2半波覆盖层时,1-ON-1激光损伤使薄膜表面粗糙外凸,而镀了SiO2半波覆盖层的薄膜,激光损伤面内凹,表面光滑,抗激光再次损毁能力较前者强.(OH5)     

电子束蒸发沉积工艺条件对ZrO2薄膜性能的影响

在电子束蒸发沉积制备ZrO2薄膜的过程中，采用石英晶体振荡法监控膜厚和沉积速率。用NKD7000分光光度计测量了ZrO2薄膜的折射率和膜厚，用原子力显微镜分别观测了不同工作气压和沉积速率下薄膜的表面形貌、均方根粗糙度。结果表明，随着工作气压的升高，膜层的结构变疏松，薄膜的折射率和均方根粗糙度都随之减小。随着沉积速率的增大，膜层的结构变致密，薄膜的折射率和均方根粗糙度都随之增大。并且从工具因子(TF)的角度得到了证实。实际镀膜过程中应该根据激光薄膜的应用需要选用合适的工艺条件，在允许的均方根粗糙度范围内提高膜层的结构致密性和折射率。     

HfO2／SiO2光学薄膜激光损伤阈值的测量

参照国际标准ISO11254及其规范，组建了小口径1064nm激光的损伤阈值测量装置，能对各种光学元件，包括高反膜、偏振膜及增透膜等进行了1064nm激光损伤阈值测量，按损伤阈值测量国际标准的要求，测量了由HfO2/SiO2镀制的1064nm高反膜，偏振膜及增透膜的激光损伤阈值，分析了它们的激光损伤特性，对于10ns的1064nm激光脉冲，高反膜的损伤阈值为12.8J/cm^2，偏振膜为9.8J/cm^2，增透膜为9.2J/cm^2，对于20ns，1ns的激光脉冲，高反膜的损伤阈值分别为15.3J/cm^2和5.75J/cm^2，高反膜的损伤阈值对于ns激光脉冲符合时间定标率τ^0.35。     

电子束蒸发SiO2薄膜残余应力在不同湿度环境下的对比

采用电子束蒸发方法在BK7基底上制备SiO2单层膜,通过台式探针轮廓仪分别测量了大气(45%RH)和干燥环境(5%RH)中不同沉积温度下制备的SiO2单层膜残余应力,同时使用分光光度计和原子力显微镜对样品的折射率和表面形貌进行研究。测试结果表明:SiO2薄膜的残余应力在两个环境中均表现为压应力,且随沉积温度的升高均逐渐增大。干燥环境下与大气环境相比,应力值减小了约100MPa。此外,随沉积温度的升高,薄膜折射率不断增大,表面粗糙度逐渐减小。说明:随着沉积温度的变化,SiO2薄膜的微结构发生了改变。相应地,由水诱发的应力随薄膜致密度的增加而逐渐减小。     

用于四结太阳电池的多对TiO2/SiO2减反膜系的研究

随着GaInP/GaInAs/GaInNAs/Ge四结太阳电池的快速发展,设计并镀制可与四结太阳电池更加匹配的光学减反膜系变得尤为重要.实验中通过TFCale软件理论模拟了3对TiO2/SiO2(6层)减反膜系,其中理论模拟膜系与实际镀制膜系反射率曲线重合性良好.实际制备并讨论了离子源功率、薄膜物理厚度等参数对减反膜系反射率的影响.发现得到优异反射率的关键在于对第二层SiO2薄膜物理厚度的控制,尤其是在400～1 000 nm波段内.实验中制备的3对TiO2/SiO2(6层)减反膜系在280～1 400 nm波段内其反射率均小于10％,特别是在影响四结太阳电池限流结的GaInAs/GaInNAs两结波段(670～900 nm/900～1 100 nm)内,其反射率均在5％以下.     

SiO2和ZrO2薄膜光学性能的椭偏光谱测量

用溶胶-凝胶工艺在碱性催化条件下,采用旋转镀膜法在K9玻璃上分别制备了性能稳定的单层SiO2薄膜与单层ZrO2薄膜。用反射式椭圆偏振光谱仪测试了薄膜的椭偏参数,并用Cauchy模型对椭偏参数进行数据拟合,获得了溶胶-凝胶SiO2与ZrO2薄膜在300~800 nm波段的色散关系。用紫外-可见分光光度计测量了薄膜的透射率,并与用椭偏仪换算出来的结果相比较;用原子力显微镜观察了薄膜的表面微结构,并讨论表面微结构与薄膜光学常数之间的关系。分析结果表明,Cauchy模型能较好的描述溶胶-凝胶薄膜的光学性能,较详细的得到了薄膜的折射率,消光系数等光学常数随波长λ的变化规律;薄膜光学常数的大小与薄膜的微结构有关。     

ZrO_2膜的相结构与显微组织

用 X射线衍射和扫描电镜研究了 Zr O2 膜的晶体结构和显微组织。结果表明 Zr O2 膜的相结构为立方氧化锆 (c- Zr O2 ) ,晶粒尺寸细微。发现 Zr O2 膜中存在具有 (111)面织构的柱状晶结构 ,这种结构可在基片上加负偏压消除     

ZrO2/SiO2棱镜偏振膜的膜系优化设计与制备

对以K9玻璃为基底,采用ZrO2和SiO2为高低膜料来制备棱镜偏振膜,并进行膜系优化设计.设计指标为:波长540nm处满足Tp>99%,Ts13H3LH为最佳膜系.测试结果表明,此膜系完全满足设计指标,偏振性能优良.探讨了参考波长对偏振膜工作带宽的影响.     

准分子脉冲激光沉积法制备的ZrO2薄膜结构和电学性能的研究

采用准分子脉冲激光沉积法 (PLD)分别在Pt/Ti/SiO2 /Si和SiO2 /Si衬底上制备了ZrO2 薄膜 ,采用扩展电阻法 (SRP)研究了薄膜纵向电阻分布 ;采用X射线衍射法 (XRD)研究了衬底温度对ZrO2 薄膜结晶性能的影响 ;精确测试了薄膜的表面粗糙度 ;讨论了薄膜结晶性能与其电学I V特性之间的关系。     

非晶态SiO2过渡层对生长C轴取向LiNbO3薄膜的影响

采用磁控溅射方法,在Si衬底和LiNbO3薄膜之间引入SiO2过渡层制备LiNbO3薄膜。采用X射线衍射（XRD〉、傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对LiNbO3薄膜的结晶取向、组成成分和表面形貌进行了表征,重点研究了非晶态SiO2过渡层对LiNbO3薄膜C轴取向的影响。结果表明,非晶态S...     

高强度激光对光学薄膜的破坏

在薄膜破坏中起主要作用的是个别的脉冲尖峰。分析了薄膜结构对薄膜受破坏的影响,以及SiO_2保护膜在提高ZrO_2/SiO_2膜的抗激光强度中的作用。     

高性能有机薄膜晶体管(OTFT)制备及其导电机制

详细介绍了在SiO2和高kHfO2介质层上制备并五苯薄膜晶体管方面的研究,特别是利用原子力显微技术(AFM)和静电力显微技术(EFM)研究了并五苯分子初始生长模式,揭示了衬底形貌、表面化学性能(包括化学清洗和聚合物层修饰)对有机半导体成膜结构和薄膜场效应晶体管性能之间的关联,包括晶体管迁移率、开关比和阈值电压等;针对并五苯初始生长成核模式的差异,分析了不同岛(畴)间畴边界对载流子在有机薄膜内输运的影响,有助于理解有机半导体薄膜导电机理。通过优化和控制介电层和有机半导体薄膜层的界面化学性质,在SiO2介质层上成功制备出迁移率为1.0cm2/V.s、开关电流比达到106的OTFT器件;在高kHfO2介质层上获得的OTFT器件的工作电压在-5V以下,开关电流比达到105,载流子迁移率为0.6cm2/V.s;器件性能指标已经达到目前国际上文献报道的最好水平。     

长直SiO_2纳米线的制备和结构表征

采用磁控溅射法,以Si粉和溅金Si(111)为原料,加入C粉,在Si(111)衬底上制备无定形SiO2纳米线。首先,在Si(111)衬底上分别溅射厚度为18和36 nm的Au。然后,在1 100℃条件下处理80 min。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线衍射方法 (XRD)等测试手段对退火后的SiO2纳米线的表面相貌、微观结构进行分析。结果表明,反应后有大量长而直的SiO2纳米线生成。而且随着溅射Au厚度的增加,SiO2纳米线的数量增多,且长度更长。这表明,SiO2纳米线的生长与溅射Au的厚度密切相关。     

添加剂SiO2在等离子喷涂陶瓷涂层及其激光重熔中的作用研究

系统研究了添加剂 Si O2 在等离子喷涂陶瓷涂层及其激光重熔中的作用 .添加剂 Si O2 的 液相烧结 作用在高熔点 Zr O2 陶瓷涂层中比较明显 ,而在较低熔点 Al2 O3陶瓷中不明显 .在激光重熔中 ,Si O2 能降低 Zr O2 熔化层应力并阻碍裂纹扩展 ;在 Al2 O3陶瓷涂层中 ,Si O2 还能使熔化层晶粒均匀化 ,并在晶粒间形成连续玻璃质抑制裂纹形成、阻碍裂纹扩展 .而 Al2 O3陶瓷涂层中的Ti O2 ,激光处理时生成 Ti Al2 O5,此相导致熔化层产生巨大的不对称应力使之易出现裂纹 ,但其能提高涂层的致密度和耐磨性