二氧化钒薄膜的变温红外光学特性研究

基于二氧化钒在约68℃出现的半导体到金属的可逆相变,伴随有电学和光学特性的改变。因为相变机制的复杂性,很难从理论上推导出相变前后光学常数随波长和温度变化的解析表达式。研究了二氧化钒薄膜的折射率和消光系数的色散规律,借助于Sellmeier色散模型通过数值拟合,得出了二氧化钒变温的光学常数色散表达式。通过薄膜矩阵理论计算,获得了在不同温度和波长条件下的薄膜光学透射率和反射率。采用磁控溅射方法分别在玻璃、蓝宝石和二氧化硅衬底上制备了不同厚度的二氧化钒薄膜,测量了这些薄膜的光学透射率和反射率,结果表明,实验曲线与计算模拟曲线符合得很好。     

磁控溅射法制备的高反Ag_5In_5Te_(47)Sb_(33)相变薄膜的光谱性质及短波长静态记录性能

研究了磁控溅射制备的Ａｇ５Ｉｎ５Ｔｅ４７Ｓｂ３３相变薄膜的光谱及短波长静态记录性能。研究结果表明，晶态薄膜反射率较高，并在６００～９００ｎｍ波长范围内，晶态与非晶态的反射率和折射率相差很大。在ＣＤ－Ｅ系统的工作波长７８０ｎｍ处，晶态反射率高达５０％，光学常数为５．３４－１．０ｉ；非晶态反射率为２３％，光学常数为２．５－１．０３ｉ。从这一角度讲，Ａｇ５Ｉｎ５Ｔｅ４７Ｓｂ３３相变薄膜适于做ＣＤ－Ｅ系统的记录介质。另外，采用波长为５１４．４ｎｍ的短波长光学静态记录测试仪对Ａｇ５Ｉｎ５Ｔｅ４７Ｓｂ３３薄膜的记录性能进行了测试，结果表明，这种薄膜短波长记录性能较好，它在较低功率和短脉宽的激光束作用下就可得到较高的反射率对比度。     

采用椭偏法结合分光光度法研究极薄银的光学常数

极薄银在滤光片、高反射镜等中有广泛的应用,其光学常数严重影响着膜系的特性。在室温条件下,采用电阻热蒸发技术分别在硅和玻璃基底上沉积5.3 nm~26 nm不同厚度的极薄银薄膜,用TalySurfCCI非接触式轮廓仪测量了薄膜的厚度,研究了不同厚度银薄膜的光学常数n和k。镀制厚度5.3 nm、7.9 nm、14.1 nm、26.0 nm的银薄膜,结果显示极薄银的光学常数与块状银光学常数不同,当膜厚小于14.1 nm时,折射率n在380 nm~600 nm随波长增加而增加,在600 nm~1 600 nm随波长增加缓慢减小至趋于稳定值2.6;消光系数k在380 nm~500 nm随着波长增加而增加,在500 nm~1 600 nm随波长增加而缓慢减小至趋于0不变;当膜厚大于14.1 nm时,折射率随波长增加而增加,消光系数随波长近似呈线性增加。整体上,膜厚增加时折射率减小且趋于块状银的折射率,k随厚度增加而增加并最终趋于块状膜。用此拟合的光学常数代入TFc膜系设计软件计算其透射率,发现与分光光度计测得的透射率吻合较好。     

溅射气压对Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的影响

实验研究了氩气气压对溅射制备的Ge2 Sb2 Te5 薄膜的光学常数随波长变化的影响 ,结果表明 :随薄膜制备时氩气气压的增加 ,Ge2 Sb2 Te5 薄膜的折射率n先增大后减小 ,而消光系数k先减小后增大。二者都随波长的变化而变化 ,且在长波长范围变化较大 ,短波长范围变化较小 ,解释了溅射气压对Ge2 Sb2 Te5 薄膜的光学常数影响的机理     

掺Sn的Ge2Sb2Te5相变存储薄膜的光学性质

提高存储密度和存取速率一直是光存储发展的方向。这对目前用于可擦重写存储的相变材料提出了越来越多的要求：它们既要对短波长有足够的响应,同时其相变速度也越快越好。因此,相变材料性能的改进十分重要,掺杂是提高相变材料性能的重要手段之一。用直流溅射法制备了掺杂不同量Sn的Ge2Sb2Te5相变薄膜,由热处理前后薄膜的X射线衍射（XRD）发现：薄膜发生了从非晶态到晶态的相变。研究了薄膜在250—900nm区域的反射光谱和透射光谱。结果表明：适当的Sn掺杂能大大增加热处理前后材料在短波长（300—405nm）的反射率衬比度,可见,通过Sn掺杂改良相变材料的短波长光存储性能是一种有效的途径。     

掺杂氧的Ge-Sb-Te相变薄膜的光学性质

研究了氧掺入Ge-Sb-Te射频溅射相变薄膜在400nm-800nm区域的光学常数（n,k）和反射、透射光谱，发现适当的氧掺入能大大增加退火前后反射率对比度，因此可通过氧掺入改良Ge-Sb-Te相变材料的光存储性能。     

近红外波段锑基铋掺杂薄膜厚度对光学常数与光学带隙的影响

采用磁控溅射法制备了不同厚度的锑基铋掺杂薄膜,用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)研究了薄膜结构随厚度的变化。利用椭圆偏振法测定了样品薄膜在近红外波段的光学常数与光学带隙,研究了膜厚对样品薄膜光学常数和光学带隙的影响。结果表明,膜厚从7 nm增加至100 nm时,其结构由非晶态转变为晶态。在950～2200 nm波段,不同厚度薄膜样品的折射率在4.6～8.9范围,消光系数在0.6～5.8范围,光学带隙在0.32～0.16 eV范围。随着膜厚的增加,薄膜的折射率和光学带隙减小,而消光系数升高;光学常数在膜厚50 nm时存在临界值,其原因是临界值前后薄膜微观结构变化不同。     

磁控溅射法制备的高反Ag5In5Te47Sb33相变薄膜的光谱性质及短波长 …

研究了磁控溅射制备的Ａｇ５Ｉｎ５Ｔｅ４７Ｓｂ３３相变薄膜的光谱及短波长静态记录性能，研究结果表明，晶态薄膜反射率较高，并在６００～９００ｎｍ波长范围内，晶态与非晶态的反射率和折射率相差很大，在ＣＤ－Ｅ系统的工作波长７８０ｎｍ处，晶态反射率高达５０％，光学常数为５．３４－１．０ｉ；非晶态反射率为２３％，光学常数为２．５－１．０３ｉ，从这一角讲，Ａｇ５Ｉｎ５Ｔｅ４７Ｓｂ３３相变薄膜适于做ＣＤ－Ｅ系统的     

确定薄膜厚度和光学常数的一种新方法

借助于不同的色散公式,运用改进的单纯形法拟合分光光度计测得的透过率光谱曲线,来获得薄膜的光学常数和厚度。用科契公式分别对电子束蒸发的TiO2和反应磁控溅射的Si3N4,以及用德鲁特公式对电子束蒸发制备的ITO薄膜进行了测试,结果表明测得的光学常数和厚度,与已知的光学常数以及台阶仪测得的结果具有很好的一致性。这种方法不仅简便,而且不需要输入任何初始值,具有全局优化的能力,对厚度较薄的薄膜也可行。采用不同的色散公式可以获得各种不同薄膜的光学常数和厚度,这在光学薄膜、微电子和微光机电系统中具有实际的应用价值。     

极紫外、X射线和中子薄膜光学元件与系统

极紫外、X射线和中子光学为现代科学的发展提供了高精度的观测手段,但这些手段的实现需要大量高性能薄膜光学元件和系统的支撑。由于短波长和材料光学常数的限制,短波光学元件的结构、性能和制作技术明显区别于长波光学元件。近二十年来,同济大学精密光学工程技术研究所建立了以短波反射镜为基底的精密加工检测平台,发展了超薄薄膜界面生长调控方法和大尺寸薄膜镀制技术,提出了高效率/高分辨率多层膜微纳结构的衍射理论和制备方法,初步阐明了短波辐照损伤的物理机制,形成了短波薄膜和晶体聚焦成像系统的高精度全流程研制技术,并将该技术成功应用于国内和国际短波光子大科学装置中。本文简要介绍本课题组在上述短波元件和系统领域中的研究进展。     

新型AgInSbTe相变薄膜的光学及记录性能

利用直流磁控溅射法制备了一种新型AgInSbTe相变薄膜。示差扫描量热(DSC)实验测定的结晶峰温度为193．92℃。X射线衍射(XRD)表明未经热处理的沉积态薄膜是非晶态,而经过200℃热处理,X射线衍射图出现衍射峰,薄膜从非晶态转变到晶态。同时,研究了晶态和非晶态相变薄膜的吸收率、透射率和反射率随波长的变化。测定了650nm激光作用下的相变薄膜的记录性能,分析了记录功率、记录脉宽对薄膜反射率衬比度的影响,在同一记录脉宽条件下,记录功率越大,反射率衬比度也越大;在同一记录功率条件下,随记录脉宽的增加,反射率衬比度也增大。结果表明,新型AgInSbTe相变薄膜在激光作用下具有较高的反射率衬比度,可获得良好的记录性能。     

GeSbTe 与 AgInSbTe 体系相变光盘的研究进展

自Ovshinsky把相变材料用于光存储以来 ,一大批具有可逆光存储性能的材料不断出现 ,其中研究较多的是GeSbTe和AgInSbTe两种体系 .文章着重介绍了利用这两种材料制成的相变光盘记录介质的微观结构特点 ,阐述了其晶化机理 ;同时 ,较详细地概述了光盘的堆栈结构及掺杂其他元素对相变光盘性能的影响 ,并对比说明了GeSbTe和AgInSbTe两种体系在蓝光记录方面的各自特点     

Optical and Short- wavelength Recording Properties of Ag_8In_( 14) Sb_( 55) Te_(23) Phase-change Films

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｏｐｔｉｃａｌｄａｔａｓｔｏｒａｇｅｂｙｍａｒｋｉｎｇｏｆｍｉｃｒｏｎ ｓｉｚｅｄｓｐｏｔｓｏｎａｄｉｓｋｗｉｔｈａｌａｓｅｒｉｓａｎａｒｅａｗｉｔｈｏｎｇｏｉｎｇｒｅｓｅａｒｃｈａｃｔｉｖｉｔｙ .Ｏｐｔｉｃａｌｄｉｓｋｄａｔａｓｔｏｒａｇｅｈａｓｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｓｔｏｒａｇｅｄｅｎｓｉｔｙ ,ｄｉｓｋｒｅｍｏｖａｂｌｅ,ａｎｄｌａｒｇｅｈｅａｄ ｄｉｓｋｗｏｒｋｉｎｇｄｉｓｔａｎｃｅ.Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ ,ｗｒｉｔｅ ｏｎｃｅ…     

离子束溅射沉积不同厚度铜膜的光学常数研究

利用Lambda-900分光光度计对离子束溅射沉积不同厚度Cu膜测定的反射率和透射率,运用哈德雷方程,并考虑基片后表面的影响,对离子束溅射沉积的Cu膜光学常数进行了计算。结果表明,在同一波长情况下,膜厚小于100 nm的纳米Cu膜光学常数随膜厚变化明显;膜厚大于100 nm后,Cu膜的光学常数趋于一定值。Cu膜不连续时的光学常数与连续膜时的光学常数随波长变化规律不同;不同厚度的连续膜的光学常数随波长变化规律相同,但大小随膜厚变化而变化。     

Si Underlayer Induced Nano-Ablation in AgInSbTe Thin Films

AgInSbTe/Si thin films on glass substrates are prepared by dc magnetron sputtering at room temperature. Using Si underlayer as the thermal diffusion layer, the super-resolution nano-ablation holes with a size of 70hm in the AglnSbTe phase change films are obtained by a far-field focused laser experimental setup, with laser wavelength 405 nm and objective-lens numerical aperture 0.90. The nano-ablation formation mechanism is analysed and discussed via the thermal diffusion of sample structures.     

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。     

对硅片上自组装生长的Pentacene薄膜生长机制及其结晶相态的研究

采用热蒸发的方法在硅片衬底上自组装生长的Pentacene薄膜,薄膜在80℃温度下经2 h恒温真空热处理,通过原子力显微镜(AFM)对Pentacene薄膜表面形貌及其生长机制进行研究.结果得到,在硅片上生长的Pentacene薄膜足以台阶岛状结构生长,其岛状直径约为100 nm.且Pentacene分子以垂直于衬底的方向生长,台阶岛状结构中每个台阶的平均高度约为1.54 nnl·s-1,与Pentacene分子的沿长轴方向的长度相近.从Pentacene薄膜的XRD图谱中可以看出,薄膜在形成的过程中会因条件的不同而形成不同的结晶相,分别为薄膜相和三斜体相,且薄膜的结晶相将随着薄膜厚度的增加向三斜体相转变,其临界厚度为80和150 nm,当薄膜大于150 nm时,薄膜的三斜体相占主导地位,而当Pentacene薄膜的厚度小于80 nm时,Pentacene薄膜呈薄膜相存在.     

相变光盘介电薄膜ZnS-SiO2 的微结构和光学特性

采用射频磁控溅射法制备了ZnS-SiO₂ 介电薄膜,利用透射电镜和椭偏仪研究了溅射条件对ZnS-SiO₂薄膜微结构和折射率n的影响.研究表明,ZnS-SiO₂薄膜中存在微小晶粒,大小为2～10 nm的ZnS颗粒分布在SiO₂基体中,当溅射功率和溅射气压变化时,ZnS-SiO₂薄膜的微结构和折射率n发生显著变化,微结构的变化是导致折射率n变化的主要原因,通过优化溅射条件可以制备适用于相变光盘的高质量ZnS-SiO₂介电薄膜.     

Contrast in terahertz conductivity of phase-change materials

Time-domain terahertz spectroscopy was used to study the dielectric and conductive properties of thin films of four phase-change materials: GeTe, GeSb₂Te₄, GeSbTe₂, and AgInSbTe. Both amorphous and crystalline phases were studied, and the spectra were analyzed by a model including a harmonic oscillator and the Drude term. Spectra in the crystalline phase of AgInSbTe are dominated by free-carrier motion with a scattering time of 50 fs. In the Ge-containing compounds, we observed a phonon mode and a conductive contribution of free charge carriers with a much shorter scattering time. The conductivity appears to be linked to the distortions of the crystal unit cell from cubic symmetry.     

磁控溅射制备铬薄膜的结构和光电学性质(英文)

用直流磁控溅射技术在石英基片上制备不同厚度(5nm～114nm之间)的铬膜.使用X射线衍射仪和分光光度计分别检测薄膜的结构和光学性质,利用德鲁特模型和薄膜的透射、反射光谱计算铬膜的厚度和光学常量,并采用Van der Pauw方法测量薄膜电学性质.结果表明:制备的铬薄膜为体心立方的多晶态,随着膜厚的增加,薄膜的结晶性能提高,晶粒尺寸增大;在可见光区域,当膜厚小于32nm时,随着膜厚的增加,折射率快速减小,消光系数快速增大,当膜厚大于32nm时,折射率和消光系数均缓慢减小并逐渐趋于稳定;薄膜电阻率随膜厚的增加为一次指数衰减.