SnO2:Zr薄膜对SO2气体的光学气敏特性研究

采用双靶反应溅射制得SnO₂:Zr薄膜,并对它作了150°C下SO₂气敏光学特性试验,首次发现在适当工艺条件下制得的SnO₂:Zr薄膜在近红外波段(1.7～3μm)对SO₂气体具有明显的光学气敏特性,在2.65μm附近透过率上升幅度达10%左右.Zr的引入增强了SnO₂薄膜对SO₂的吸附能力.用二次离子质谱对吸附SO₂前后的薄膜作了组分相对含量分析.本实验结果对今后研究高性能SO₂气敏传感器有一定的价值.     

TiO2的冲击波活化及其光催化活性

 实验研究了金属氧化物催化剂TiO₂在经受不同的冲击波压力处理后,对H₂S脱氢反应的光催化活性变化。结果表明,与未冲击样品相比,冲击波处理后TiO₂的光催化活性得到了明显提高。在16~34 GPa的实验压力范围内,催化活性提高了2~3倍。初步分析认为,冲击波处理使样品晶粒中生成大量残余应变和位错缺陷,以及使TiO₂能隙宽度减小,这是光催化活性提高的主要原因。     

2.0~5.5 GPa压力下合成的SiO2玻璃

 在温度为355～445 ℃、压力为2.0～5.5 GPa条件下，用光谱纯SiO₂合成了一系列SiO₂玻璃，它们的红外光谱谱带特征与高密度石英玻璃相似。SiO₂玻璃和高密度石英玻璃的折光率与压力的对数之间呈线性关系。SiO₂玻璃中含有少量的水，并且以OH^-离子的形式存在。可能正是由于少量的水对SiO₂的非晶化起了重要作用。     

溶胶-凝胶(sol-gel)法制作掺铒Al2O3薄膜及其光致发光光谱特性测量

介绍一种用溶胶-凝胶方法制作掺铒Al₂O₃薄膜的工艺.实验测量了薄膜样品的光致发光光谱特性.结果表明光致发光光谱的峰值波长为1.536 μm,半值宽度为34 nm;同时测量了光致发光光谱的峰值强度与泵浦功率、掺铒浓度及退火温度之间的关系.     

Ge2Sb2Te5薄膜光学性能和短波长静态记录特性的研究

利用直流磁控溅射制备了单层Ge₂Sb₂Te₅薄膜,研究了薄膜在400～800 nm区域的反射、透过光谱,计算了它的吸收系数,发现薄膜在400～800 nm波长范围内具有较强的吸收.随着薄膜厚度的增加,相应的禁带宽度Eg也随之增加.对Ge2Sb2Te5薄膜光存储记录特性的研究发现,在514.5 nm波长激光辐照样品时,薄膜具有良好的写入对比度,擦除前后的反射率对比度在6%~18%范围内.对实验结果进行了分析.     

激光光控超导YBa2Cu3Ox薄膜开关的研制

在对光控热电效应开关进行理论分析的基础上,木文提出用YBa₂Cu₃O_x薄膜制作光控开关,并测试了在液氮温度下薄膜开关在不同激光波长下的特征参数,测试的最好结果是响应度R_v(632.8nm,10kHz,1Hz)为217V/W,归一化探测率D_*(632.8nm,10kHz,1Hz)为2.3×10¹¹cm.Hz^1/2/W,响应时间τ为0.21ms.     

爆轰法制备纳米TiO2及其参数控制

 采用偏钛酸与炸药混合进行爆轰合成，制备出晶粒尺寸在10 nm到60 nm之间的纳米TiO₂粉末。结合XRD、TEM、BET等表征手段，研究了纳米TiO₂的制备参数与其晶粒尺寸和晶相结构之间的关系。发现当炸药含量增加时，产物晶粒尺寸增大，同时晶相结构随炸药量的增加逐渐由低温的锐钛矿型和板钛矿型向高温的金红石型转变，爆轰温度在这种转变过程中起着极为重要的作用。     

Ti1-xCexO2体系纳米粉体的制备及其结构表征

 采用溶胶凝胶法制备了纳米Ti_1-xCe_xO₂系列样品。利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨电子显微镜（HRTEM）对纳米Ti_1-xCe_xO₂系列样品颗粒尺寸、形貌以及固溶区范围和物相组成进行了研究；同时，采用Rietveld结构精修的方法研究了Ce的不同掺杂量对TiO₂晶体结构的影响。实验结果表明，Ce掺杂TiO₂能够形成Ti_1-xCe_xO₂固溶体，Ti_1-xCe_xO₂的固溶区范围在x=0～0.06之间，Ti_1-xCe_xO₂的晶粒度为5～10 nm，平均颗粒粒度约35 nm，且粒度均匀。     

多孔TiO2/Al/SiO2纳米复合结构的紫外光吸收特性研究

在SiO₂玻璃衬底上用脉冲激光沉积(PLD)技术，分别沉积Ti和Ti/Al膜，经电化学阳极氧化成功制备了多孔TiO₂/SiO₂和TiO₂/Al/SiO₂纳米复合结构. 其中TiO₂薄膜上的微孔阵列高度有序，分布均匀. 实验研究了Al过渡层对多孔TiO₂薄膜光吸收特性的影响. 结果表明：无Al过渡层的多孔TiO₂薄膜其紫外吸收峰在27     

Ba2CuO2Cl2的高压合成及原位高压结构稳定性研究

 在高温高压下合成出了单相的Ba₂CuO₂Cl₂化合物,在高压下对该化合物晶体结构的稳定性进行了研究。结果表明,在实验测量的压力范围内,Ba₂CuO₂Cl₂化合物的晶体结构是稳定的,并且其压缩性表现出较强的各向异性,计算得到了Ba₂CuO₂Cl₂化合物的体弹模量和状态方程。     

β-FeSi2薄膜制备与发光研究的进展

过渡金属硅化物β-FeSi₂因其原料价格低廉且利于环保而成为理想的硅基发光材料之一。探讨了β-FeSi₂的发光机理,介绍了几种β-FeSi₂薄膜制备方法并比较了不同制备方法的特点,总结了最近几年来β-FeSi₂的研究进展和主要研究结果。结合作者已经取得的结果和积累的经验,提出了提高材料发光性能方法,认为良好的结晶质量和尽可能减少缺陷是β-FeSi₂高效发光的基础,因此有必要探索新的制备方法并改善已有的制备工艺。另外,尝试在β-FeSi₂薄膜中应用其它元素,也有可能增大发光效率;而有效激发β-FeSi₂的p-i-n结构也是提高发光效率的方法之一。最后,讨论了β-FeSi₂的发展趋势,展望了该种材料的发展前景。     

TiO2/SiO2多层膜的带隙结构及光催化性能

利用传输矩阵法设计了由SiO2、TiO2组成的多层膜高透射率光子晶体结构,并分析了其透射谱特性,根据等效层原理改变多层膜一维光子晶体的自身结构来提高通带内特征波长附近的透射率,获得了最佳结构参数。研究结果表明,当晶格参数为150nm,填充比为0.346,周期数为6时,400nm波长附近吸收带处的透射率最低也可达96.5%,并且不论是TM模式还是TE模式,入射角在0°～45°范围内仍保持高的透射率,该结构可望用于空气净化装置以提高SiO2、TiO2光催化剂的光催化效率。     

小型多功能CO2激光器

研制了一种小型多功能CO2激光器。该激光器可以单脉冲、重频或连续方式输出,并可实现输出脉冲频率的编码及波长调谐。激光器谐振腔采用光栅一级振荡,零级输出的工作方式,分别利用声光调Q技术和脉冲放电技术实现了百ns至亚ms量级的脉冲激光输出。详细介绍了该激光器中基于光学角反射器原理设计的光栅调谐定向输出装置,并对其进行了理论计算和论证,实现了不同波长激光的定向、定位输出,获得调谐激光输出谱线超过60条,谱线分辨率优于0.01μm。激光器脉冲重复频率1Hz～10KHz连续可调,输出波长调谐范围9.2μm～10.8μm,激光器连续输出最大功率8W,重复频率1KHz时最小激光脉宽180ns,峰值功率4062W。该激光器在激光与物质相互作用科学领域,特别是激光对物质作用与破坏机理的研究方面具有重要的应用价值。     

一维光子晶体光学特性的复平面波展开法研究

应用复平面波展开法对一维光子晶体的光子带隙, 透射特性进行了分析. 通过对色散关系和透射系数的数值计算发现一维光子晶体周期结构个数以及折射率分布对光学晶体透射系数以及光子带隙的影响. 对于含有整数个周期结构的光子晶体有共振点出现在光子帯隙外的频率范围内, 共振点的个数比周期结构个数少1. 带隙倾斜斜率等于折射率的比值. 折射率比值越大, 带隙的范围越大.     

二氧化硅胶体球自组装光子晶体的研究

光子晶体由于具有光子带隙和光子局域等一系列优异的光学特性而受到了人们广泛的关注。由于采用胶体颗粒自组装法制备光子晶体制备工艺简单,所需要的费用也较低,因此已成为制备可见光至红外波段三维光子晶体的一种简便有效的方法。采用垂直沉积法制得了三维光子晶体薄膜,并用扫描电子显微镜和紫外-可见光-近红外分光光度计对其显微结构和光学特性进行了详细的研究。结果表明,自组装薄膜在三维方向上都具有有序结构,其密排面平行于载波片的表面。制备的光子晶体薄膜具有明显的光子带隙特性,带隙中心波长为956nm。研究了带隙中心波长同入射线与密排面法线夹角之间的变化关系,其结果与理论值吻合得很好。     

SiO2和HfO2薄膜光学性能的椭偏光谱测量

结合XRD和原子力显微镜等方法,利用椭圆偏振光谱仪测试了单层SiO2薄膜（K9基片）和单层HfO2薄膜（K9基片）的椭偏参数,并用Sellmeier模型和Cauchy模型对两种薄膜进行拟合,获得了SiO2薄膜和HfO2薄膜在300-800nm波段内的色散关系。用X射线衍射仪确定薄膜结构,并用原子力显微镜观察薄膜的微观形貌,分析表明：SiO2薄膜晶相结构呈现无定型结构,HfO2薄膜的晶相结构呈现单斜相结构;薄膜光学常数的大小和薄膜的表面形貌有关;Sellmeier和Cauchy模型较好地描述了该波段内薄膜的光学性能,并得到薄膜的折射率和消光系数等光学常数随波长的变化规律。     

Photonic band gaps structure properties of two-dimensional function photonic crystals

The tunable two-dimensional photonic crystals band gap, absolute photonic band gap and semi-Dirac point are beneficial to designing the novel optical devices. In this paper, tunable photonic band gaps structure was realized by a new type two-dimensional function photonic crystals, which dielectric constants of medium columns are functions of space coordinates. However for the two-dimensional conventional photonic crystals the dielectric constant does not change with space coordinates. As the parameter adjustment, we found that the photonic band gaps structures are dielectric constant function coefficient, medium columns radius, dielectric constant function form period number and pump light intensity dependent, namely, the photonic band gaps position and width can be tuned. we also obtained absolute photonic band gaps and semi-Dirac point in the photonic band gaps structures of two-dimensional function photonic crystals. These results provide an important theoretical foundation for design novel optical devices.     

Two-dimensional function photonic crystals

In this paper, we have studied two-dimensional function photonic crystals, in which the dielectric constants of medium columns are the functions of space coordinates , that can become true easily by electro-optical effect and optical kerr effect. We calculated the band gap structures of TE and TM waves, and found the TE (TM) wave band gaps of function photonic crystals are wider (narrower) than the conventional photonic crystals. For the two-dimensional function photonic crystals, when the dielectric constant functions change, the band gaps numbers, width and position should be changed, and the band gap structures of two-dimensional function photonic crystals can be adjusted flexibly, the needed band gap structures can be designed by the two-dimensional function photonic crystals, and it can be of help to design optical devices.     

Design of sharp transmission filters using band-edge resonances in one-dimensional photonic crystal hetero-structures

This paper presents a design of sharp transmission filters using band edge resonance effects in a hetero-structure composed of one-dimensional photonic crystals with different periods. Assuming that the photonic crystals are made of identical pairs of transparent materials, the band-edge resonance occurs when the periods are distributed in a geometrical progression with a common ratio, r=r _c , where r _c is a known function of refractive-index modulation, incident angle and the polarization of light. The band-edge resonance results in sharp resonant peaks in the transmission spectrum, with the full width at half maximum of the peaks increasing with an increase in the number of unit cells in each photonic crystal. Furthermore, if M photonic crystals are used to construct the hetero-structure, M−1 resonant peaks with the spacing between kth (1<k<M) and (k−1)th peaks equal to the band gap of the kth photonic crystal form in the transmission spectrum.     

环境友好半导体Mg2Si薄膜的研究进展

介绍了近年来Mg2Si薄膜的研究进展。从Mg2Si材料的晶体结构出发,重点对Mg2Si薄膜的基本性质、制备方法和应用前景进行了论述。研究表明,Mg2Si是一种窄带隙间接半导体材料,在光电和热电领域都具有较好的应用价值,因其兼具了组成元素地层含量丰富、无毒、无污染等优点,被视为是一种新型的环境友好半导体材料。在Mg2Si薄膜的外延生长技术方面,目前比较成熟的方法有分子束外延、脉冲激光沉积、反应扩散等多种,但普遍存在制备条件较苛刻,成膜质量不高等缺点。最后,对目前存在的问题及未来的研究动向做了简要讨论。