利用K-K关系测量无支撑聚酯薄膜红外光学常数色散曲线

利用傅里叶变换红外光谱法记录了聚酯薄膜红外透射光谱,用光谱中的干涉条纹测量高波数区的折射率及薄膜的厚度。根据对实验光谱的连续KramersKronig分析和光谱模拟计算得到了该薄膜消光系数K(v)和折射率n(v)的色散曲线(3100～700cm~(-1)),在这些光学常数色散谱中完全消除了干涉条纹的干扰。这一方法适用于各种无支撑固体薄膜。     

Bi3．25La0．75Ti3O12超薄铁电薄膜的光学性质研究

采用化学溶液沉积法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了厚度小于100nm的Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)铁电薄膜，测量了光子能量为2～4．5eV的紫外可见椭圆偏振光谱．根据经典的电介质光学色散关系和五相结构模型，拟合获得薄膜在透明区和吸收区的光学常数、表面粗糙度、薄膜与衬底界面层以及BLT薄膜的厚度．薄膜在透明区的折射率色散关系可以通过单电子Sellmeier模型成功地进行解释．最后，根据Tauc’s法则，得到Bi0.25La0.7Ti3O12薄膜的直接禁带宽度为3．96eV．     

不同衬底温度生长的La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜椭圆偏振光谱研究

采用脉冲激光沉积法(PLD)在不同Si(100)衬底温度下制备了La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3(LSCO)导电金属氧化物薄膜.X射线衍射(XRD)分析表明,随着衬底温度升高LSCO薄膜的结晶质量增加,在650℃和700℃下制备的薄膜是具有单一钙钛矿结构的多晶薄膜.通过椭圆偏振光谱仪测量了400～1100nm波长范围内该导电金属氧化物薄膜的光学性质,采用双Lorentz振子色散关系及三相结构模型(Air/LSCO/Si)拟合获得了薄膜的光学常数.结果表明,薄膜的折射率随着衬底温度的升高而减小,然而在可见-近红外波长范围内消光系数随着衬底温度的升高而增大.这主要与薄膜的晶化质量和导电性能有密切的关系.     

Pb1-xMnxTe稀磁半导体外延薄膜的光学特性

采用分子束外延(MBE)方法在BaF2(111)衬底上生长了不同Mn组分的Pb1-xMnxTe(0≤x≤0.012)稀磁半导体薄膜.通过波长为3.0~11.0μm中红外透射谱的分析并应用透射光谱上干涉峰峰值的位置计算获得了Pb1-xMnxTe薄膜的折射率,由最小平方根拟合得到折射率的一阶Sellmeier色散关系.在吸收边附近,通过直接跃迁吸收系数与光子能量的关系外推得到其光学带隙.结果表明,在中红外区域其折射率随着Mn含量的增加而减小,其光学带隙则随着Mn含量的增加而增大,在温度T=295K时,随着Mn含量x由0变化到0.012,其光学带隙Eg由0.320eV增加到0.370eV.     

GaN薄膜的椭偏光谱研究

采用椭圆偏振光谱法,在1.50～6.50 eV光谱内,研究了在蓝宝石衬底(0001)面上使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)的方法制备的非掺杂纤锌矿结构GaN薄膜的光学性质。建立GaN表面层/外延层/缓冲层/衬底四层物理结构模型。与Cauchy和Sellmeier色散公式比较后选择了Tanguy Extended色散公式来分析GaN薄膜的光学性质。椭圆偏振光谱拟合结果表明,Tanguy Extended色散公式能更准确、方便地描述GaN薄膜在全波段(特别是带隙及带隙之上波段)的色散关系。提供了GaN薄膜在1.50～6.50 eV光谱范围内的寻常光(o光)和非寻常光(e光)折射率和消光系数色散关系,为定量分析GaN薄膜带边附近各向异性的光学性质提供了依据。     

YbF3和YF3薄膜在0.4~14 μm超宽光谱内光学常数反演

为了获得红外低折射率材料的光学常数,采用电子束热蒸发技术在多光谱硫化锌基底上以不同的基底温度分别制备了单层氟化钇(YF₃)和氟化镱(YbF₃)薄膜。通过分光光度计和傅里叶变换红外光谱仪分别测试其在可见至远红外波段的透射率光谱曲线,使用包络法和色散模型拟合相结合的方法对其在可见至红外波段的光学常数进行了反演,得到了其在0.4~14 μm波段内的折射率与消光系数。采用椭偏测试结果验证了YF₃和YbF₃薄膜在0.4~1.6 μm波段内的光学常数正确性;将拟合得到的光学常数代入TFCalc 膜系设计软件,计算得到的单层薄膜的透射率光谱曲线与实测的光谱曲线吻合较好。实验结果表明,该方法获得的在超宽光谱0.4~14 μm范围内的光学常数准确、可靠。     

分子束外延Pb1—xEuxTe材料的红外透射谱研究

在2.5～25μm范围内测量了分子束外延(MBE)Pb_(1-x)Eu_xTe薄膜材料(x=0,0.011,0.032,0.045)的室温红外透射谱,得到了折射率的色散关系及禁带宽度与组份x的关系,首次报道了禁带宽度与光学介电常数的经验公式,讨论了本文结果与其它报道的不同之处。     

掺铝对ZnO薄膜光学常数的影响

采用溶胶-凝胶法在(0001)蓝宝石衬底上制备了ZnO:Al薄膜,利用Kramers-Kronig色散关系对ZnO∶Al薄膜在300～600 nm波长区域的光学常数进行计算,研究了掺杂浓度对薄膜光学常数的影响.计算结果显示,在可见光区,薄膜的光学常数受铝掺杂浓度的影响很小,折射率、消光系数、复介电常数实部和虚部的数值基本恒定,分别约为1.6,0.08,0.27和2.5.在紫外区,薄膜光学常数受掺杂浓度的影响明显,随掺杂浓度提高,光学常数数值均减小,并且都在激子吸收峰(370 nm)处出现一极大值.     

溅射法制备a-GaN薄膜的光学性质

利用直流磁控溅射方法制备了非晶氮化镓(a-GaN)薄膜.X射线衍射分析以及傅里叶变换红外吸收谱表明薄膜是非晶结构.通过紫外-可见光谱测量得到,样品随着衬底温度的升高而变厚,光学带隙随着衬底温度的升高而变小,Ar对薄膜的光学带隙和表面粗糙程度有很大的影响.     

溅射法制备a-GaN薄膜的光学性质

利用直流磁控溅射方法制备了非晶氮化镓(a-GaN)薄膜.X射线衍射分析以及傅里叶变换红外吸收谱表明薄膜是非晶结构.通过紫外-可见光谱测量得到,样品随着衬底温度的升高而变厚,光学带隙随着衬底温度的升高而变小,Ar对薄膜的光学带隙和表面粗糙程度有很大的影响.     

Room Temperature Bolometric Applications Using Manganese Oxide Thin Films

We report the optical responses of magnetic manganese oxide La_2/3Ca_1/3MnO_δ thin films at room temperature. The voltage responses to a He-Ne laser at the wavelength of 0.63 μm and incident infrared (IR) power at the wavelength of 8-14 μm were measured. The measured signals were attributably to a bolometric response due to the heating of the sample by radiation. We report the optical responses in La_2/3Ca_1/3MnO_δ thin films as a function of chopping frequency and bias current. The noise behavior around room temperature was also discussed. It is suggested that perovskite manganese oxide thin films are suitable candidates for uncooled optical detectors.     

Opening of Hybrid Bandgaps in Two-Dimensional Photonic Crystals of Pb(Mg$_{1/3}$Nb$_{1/3}$ )O$_{3}$–PbTiO $_{3}$ Having Very Low Refractive Index Contrast

The effect of anisotropy on two-dimensional photonic crystals of hexagonally arranged Pb(Mg_1/3Nb_1/3)O₃-PbTiO₃ (PMNT) rods in air background was analyzed using a finite-difference time-domain method. The refractive index contrast between PMNT (n = 2.47) and air is low compared to conventional semiconductor-air photonic crystals. Yet, hybrid (polarization-independent) photonic bandgaps were achieved for anisotropic PMNT rods by adjusting the structural parameters and the anisotropy. The maximum bandwidth found was 20 nm. It was possible to engineer the center wavelength of this bandgap to 980, 1300, and 1550 nm, for potential applications as switches, electrooptic filters, and modulators in this region.     

IWO缓冲层对磁控溅射生长绒面HGZO薄膜性能的影响

研究了W掺In2O3(IWO)缓冲层(buffer layer)对磁控溅射直接生长绒面结构H化Ga掺杂ZnO(HGZO)薄膜的微观结构和光电性能的影响。实验发现,加入IWO缓冲层能够有效地增大薄膜表面粗糙度,提高了薄膜光散射能力,薄膜绒度(550nm波长处)由7.05%提高至18.37%;具有IWO缓冲层的HGZO(IWO/HGZO)薄膜的电学性能稍微提升。通过优化工艺条件,当IWO缓冲层厚为10nm时,生长获得的IWO/HGZO复合薄膜方块电阻为3.6Ω,电阻率为6.21×10-4Ωcm,可见光及近红外区域透过率(400～1 100nm)为82.18%,薄膜绒度(550nm波长处)为18.37%。     

铁电薄膜非制冷红外探测器的技术发展

介绍了课题组在铁电薄膜的制备、特性研究以及非制冷红外探测技术方面的研究结果。研究获得了几种控制铁电薄膜微结构(如晶粒尺寸、晶粒形状、Ba_1-xSr_xTiO₃(BST)和PbZr_xTi_1-xO₃ (PZT)铁电薄膜的择优取向生长等)的新技术;研制出具有高度自极化特性的0.7Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.3PbTiO₃ (PMNT)弛豫铁电薄膜;探索了一种具有将红外转化为可见光机制的新型光读出方式;发明了PZT薄膜的低温(400 °C)生长方法。此外,还介绍了256×1线列铁电薄膜非制冷红外探测器的研制及部分成像结果。     

新型热释电材料及其在高性能红外探测器中的应用

采用改进的Bridgman法生长出了大尺寸高质量的Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PMNT)单晶,并发现了PMNT单晶具有非常大的热释电响应。为探索高性能的热释电材料,提高现有红外探测器的性能,对PMN-PT的热释电性能、及其在红外探测器中的应用进行了系统的研究。研究表明：PMNT单晶具有优异的热释电性能,其综合性能优于传统的热释电材料。用PMNT单晶制备出了的红外探测器,电压响应率和比探测率分别为Rv = 211 V/W,D* = 1.06×108 cm·Hz^1/2·W^-1,器件性能能够基本满足使用要求,同时也表明PMNT单晶有望在高性能的红外探测及成像器件中得到实际应用。     

NONDESTRUCTIVE BAND—GAP PROFILE DETERMINATION OF HgCdTe LPE CROWN LAYERS

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭｏｓｔｏｆｍｏｄｅｒｎＨｇ1-ｘＣｄｘＴｅｔｅｒｎａｒｙｃｏｍｐｏｕｎｄＩＲｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓａｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｆｒｏｍＬＰＥｆｉｌｍｓｇｒｏｗｎｏｎＣｄＴｅａｎｄＣｄＺｎＴｅｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ[1～ 4 ] .Ｃｏｍｐｏ ｓｉｔｉｏｎａｌｄｅｐｔｈｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｓｅｅｍｓｔｏｂｅａｎｉｎｈｅｒｅｎｔｆｅａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｅｆｉｌｍｓ[5,6 ] .Ｉｔｃａｕｓｅｓｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｂａｎｄ ｇａｐｗｉｔｈｔｈｅｄｅｐｔｈ ,ｔｈｕｓａｆｆ…     

Zn沉积时间对低温硫化制备ZnS薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法在不同时间下沉积了Zn薄膜,接着先后在200℃和400℃温度下的硫蒸气和氩气氛中进行了低温硫化退火,时间都为1 h,最后得到不同厚度的六方相ZnS薄膜。以XRD、SEM、EDS和紫外可见分光光度计对薄膜进行表征。研究表明:随着Zn沉积时间的增加,硫化制备的ZnS薄膜的晶粒尺寸、光透过率、带隙、S/Zn摩尔比都发生了明显变化,但变化趋势不同。并且,对其低温硫化生长ZnS薄膜的机理进行了讨论。此外,硫化前的抽真空处理可以明显改善ZnS薄膜的质量。所有低温硫化制备的ZnS薄膜在400~1100 nm范围光透过率约为70%,带隙值为3.49~3.57 eV。其中,3 min沉积的Zn在抽真空后低温硫化生长的ZnS薄膜质量最佳。     

sol-gel法制备ZAO薄膜的结构与光学性能研究

采用溶胶—凝胶法在普通玻璃衬底上制备了ZAO(ZnO:A1)薄膜,利用XRD、SEM、紫外—可见光谱和光致发光光谱对所制备的AZO薄膜进行了表征,研究了ZAO薄膜的结构和光学性能.结果表明:ZAO薄膜的微晶晶相与ZnO一致,且具有c轴择优取向;ZAO薄膜在可见光区的透过率超过了88％,在350～575 nm范围内有强的...     

Infrared Optical Characterization of PLT Thin Films for Applications in Uncooled Infrared Detectors

Lanthanum-modified lead titanate (PLT) thin films have been grown directly on Pt/Ti/SiO₂/Si (100) and LaNiO₃/Si (100) substrates by a modified sol-gel method. X-ray diffraction analysis shows that the PLT thin films are polycrystalline. The infrared optical properties of the thin films were investigated using infrared spectroscopic ellipsometry (IRSE) in the spectral range of 2.5–12.5 μm. By fitting the measured ellipsometric parameter (tan Ψ and cosΔ) data with a three phase model (air/PLT/Pt) for the PLT thin films on Pt/Ti/SiO₂/Si (100) and a four phase model (air/PLT/LNO/Si) for the PLT thin films on LaNiO₃/Si (100) substrates, and a derived classical dispersion relation for the thin films, the optical constants and thicknesses of the thin films have been simultaneously obtained. The refractive index and extinction coefficient of the PLT thin films on Pt/Ti/SiO₂/Si (100) substrates are slightly larger than those on LaNiO₃/Si (100) substrates. Given the infrared semitransparent metal of Nickel currently used, the absorption of the Ni/PLT/Pt and Ni/PLT/LNO/Si multilayer thin films in this study is very large around 3.0 μm and 5.7 μm wavelength range and decrease to 15% or 20% in the 8–12.5 μm wavelength region.     

中短波红外双带通低温滤光片的设计与制备

双带通滤光片可以在元件的任意一个几何位置上同时透过两个光谱通道,从而实现双光谱通道的同时探测。文中研制了一种在100 K低温下使用的短波和中波红外双带通滤光片,选用Ge和SiO分别作为高低折射率膜层,在蓝宝石（Al₂O₃）基片上设计了具有Fabre-Perot(F-P)结构的短波通道滤光膜系和中波通道滤光膜系,它们在另一通带位置兼具增透能力,组合形成了包含短波通道(2.60~2.85 μm)和中波通道(4.10~4.40 μm)的双带通滤光片。Ge和SiO薄膜分别以电子束和电阻热蒸发的方式在高真空环境中完成沉积。测试结果显示,在100 K低温下,短波和中波通道的平均透射率分别达到91.2%和87.7%,顶部波纹幅度分别为2.1%和3.8%,波长3.00~3.95 μm光谱区域内的截止深度低于0.1%。该双带通滤光片在低温下的光学性能满足光学成像仪器的光谱应用要求,有利于更加精确的红外遥感和探测。