非均匀性对增透膜增透特性的影响

通过对基底与膜层、膜层之间界面处非均匀性对增透膜增透性能影响的讨论,得到以下结论:在沉积初期,由于基底表面特性和沉积参数的波动,从而在基底与膜层之间产生过渡层,使增透性能减弱,对增透膜的增透效果影响较大;在膜层之间的过渡层,正余弦过渡使增透性能变强,双曲、指数使增透性能减弱,但影响较小,线性渐变基本没有影响。实验镀制了增透膜并对其进行拟合分析,发现基底与膜层以及膜层之间的过渡层按正余弦变化时与实验结果比较吻合,并给予了解释。     

退火温度对Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜结构和应力特性的影响

介质膜反射镜是星载激光测高仪系统中不可缺少的薄膜元件,其面形质量直接影响探测系统测距的分辨率和精度.本文采用离子束辅助电子束蒸发工艺在石英基底上沉积Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜,并在200—600℃的空气中做退火处理.通过X射线衍射、原子力显微镜、分光光度计及激光干涉仪等测试手段,系统研究了退火温度对Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜结构、光学性能以及应力特性的影响.结果表明:Ta_2O_5/SiO_2多层反射膜退火后,膜层结构保持稳定,膜层表面粗糙度得到有效改善;反射膜在500—600℃退火后,残余应力由压应力向张应力转变;采用合适的退火温度可以有效释放Ta_2O_5/SiO_2薄膜的残余应力,使薄膜与基底构成的介质膜反射镜具有较好的面形精度.本文的实验结果对退火工艺在介质膜反射镜面形控制技术方面的应用具有重要意义.     

基底温度对中阶梯光栅厚铝膜质量的影响

大尺寸中阶梯光栅具有大孔径和极高的衍射级次,可以实现普通光栅难以达到的极高光谱分辨率。中阶梯光栅通常是利用刻划机在厚铝膜上刻划而成,所以制备大面积均匀性的高质量铝膜刻划基底是实现高性能大尺寸中阶梯光栅的关键因素。在较厚铝膜的制备工艺中,基底温度是至关重要的工艺参数。本文通过电子束热蒸发镀铝工艺在不同基底温度下制备了厚铝膜样品,并利用原子力显微镜、扫描电镜等手段从宏观和微观尺度详细分析了基底温度对铝膜质量的影响。铝膜平均晶粒尺寸从100℃时的264.34 nm增大到200℃时的384.97 nm和300℃时的596.35 nm,表面粗糙度Rq从100℃时的34.7 nm增长到200℃时的58.9 nm和300℃时的95.1 nm。结果表明,随着基底温度的升高表面粗糙度迅速增大,铝膜的表面质量严重退化。     

nc-Si:H/α-SiC:H多层膜的结构与光吸收特性

利用等离子体增强化学气相沉积工艺制备了α-Si:H/α-SiC:H多层膜结构,并在900—1000?C下进行了高温退火处理,获得了尺寸可控的nc-Si:H/α-SiC:H多层膜样品.Raman测量表明,900?C以上的退火温度可以使α-Si:H层发生限制晶化.透射电子显微镜照片显示出α-Si:H层中形成的Si纳米晶粒的纵向尺寸被α-SiC:H层所限制,而与α-Si:H层的厚度相当,晶粒的择优取向是?111?晶向.傅里叶变换红外吸收谱则清楚地显示出,高温退火导致多层膜中的H原子大量逸出,以及α-SiC:H层中有更多的Si-C形成.对nc-Si:H/α-SiC:H多层膜吸收系数的测量证明,多层膜的吸收主要由nc-Si:H层支配,随着Si晶粒尺寸减小,多层膜的光学带隙增大,吸收系数降低.而当nc-Si:H层厚度不变时,α-SiC:H层厚度变化则不会引起多层膜吸收系数以及光学带隙的改变.     

基底温度对电子束蒸发制备氧化铝薄膜的影响

为了考察基底温度对氧化铝薄膜折射率以及沉积厚度的影响情况,在不同基底温度环境下,通过离子辅助电子束蒸发方式,在玻璃基底上制备了同一Tooling因子条件下所监测到相同厚度的Al2O3薄膜,利用分光光度计测量光谱透过率,依据光学薄膜相关理论,计算了基底温度在25℃～300℃范围内获得的膜层实际物理厚度为275.611 nm～348.447 nm,以及膜层折射率的变化。通过对实验结果的数值计算和曲线模拟,给出了基底温度对于薄膜的折射率和实际厚度的影响情况。     

制备集成微通道的表面增强拉曼基底

本文介绍一种集成微通道的表面增强拉曼基底。采用湿法刻蚀方法在硅片上形成微通道,然后电子束蒸发沉积金薄膜,最后在300℃温度下高真空退火30分钟,使微通道内形成均匀且高密度的金纳米颗粒结构。用场发射扫描电子显微镜(SEM)对基底表面进行表征发现:金膜厚度对基底的表面形貌影响很大,5nm厚的金膜在退火后形成了均匀的高密度的纳米颗粒结构,而10nm厚的金膜退火后没有得到高密度纳米颗粒结构。用10-6 M的罗丹明6G作为探测分子进行拉曼实验测试结果同样表明:5nm厚的金膜退火后形成高密度的金纳米颗粒显著地增强了R6G拉曼信号。同时,对比了宽度分别为25、60、110!m三种尺寸的微通道的基底表面形貌和拉曼增强效应,微通道尺寸对表面形貌和拉曼增强效应影响均很小。     

Si基Sc膜的制备及结构分析

采用电子束镀膜方法在Si基底上制备了Sc膜,利用XRD,SEM分析了不同镀膜工艺条件下制备的Sc膜的形貌和结构。结果表明:基底温度在350～550 ℃时,薄膜主要由单质Sc组成,而且随着基底温度的升高,膜的颗粒尺寸增大,膜也变得更加致密;基底温度提高至650 ℃时,膜全部由ScSi化合物组成,膜变成颗粒状结构。沉积速率对低温时Sc膜的形貌与结构的影响不明显,颗粒尺寸随沉积速率的增大而增大,但物相结构基本没有发生变化;而在高温650 ℃时,沉积速率对膜的形貌与结构产生了很大的影响,随着沉积速率的增大,膜表面出现了大量微裂纹,而且较低的沉积速率有利于获得衍射峰单一的膜,增大沉积速率将会导致衍射峰数量明显增加。     

双离子束溅射中红外SiO2薄膜热稳定性研究

通过双离子束溅射方法在蓝宝石、硅衬底上制备了单层SiO2薄膜,分析了SiO2薄膜残余应力、表面形貌、微观结构以及光学性能(可见-近红外0.4~1.2 μm和中红外3~5 μm波段)在400 ℃~1 000 ℃温度范围内的演化规律.研究结果表明:在400 ℃附近,SiO2薄膜残余应力存在局部极小值;SiO2薄膜光学性能的演化与膜层表面质量、内部残余应力及微观结构变化密切相关;经1 000 ℃高温处理后,蓝宝石窗口表面SiO2薄膜红外透射性能仍能保持很好的稳定性,且膜层表面没有出现显著的气泡、开裂等损伤形貌.该研究结果可为恶劣环境下光学窗口头罩表面薄膜系统的设计提供指导.     

石墨烯表面的特征水分子排布及其湿润透明特性的分子动力学模拟

石墨烯因其独特的分子构型、卓越的物理化学性能而受到广泛关注.本文首先利用分子动力学模拟比较了单层石墨烯、铜、二氧化硅三者表面的浸润性,除了接触角的比较,还分析了基底表面的水分子排布,得到石墨烯表面的特征水分子排布为:表面有两层密集的水分子层,其中靠近基底的密集水分子层中O—H键与垂直基底方向夹角集中在90°附近,并且基底表面的氢键几乎都垂直于基底.另一方面,本文研究了石墨烯浸润透明特性,发现在铜和二氧化硅上添加一层石墨烯,对铜的浸润性影响较小,对二氧化硅的浸润性影响很大,不仅使其上接触角显著增大,还使得基底表面的水分子排布呈现出类似单层石墨烯上的规律.本文使用分子动力学模拟方法从微观尺度验证了文献的实验结果,从基底表面水分子排布角度分析了石墨烯独特的浸润透明特性,为进一步开发石墨烯在微结构设计上的应用提供了理论指导.     

双离子束溅射中红外SiO_2薄膜热稳定性研究（英文）

通过双离子束溅射方法在蓝宝石、硅衬底上制备了单层SiO_2薄膜,分析了SiO_2薄膜残余应力、表面形貌、微观结构以及光学性能(可见-近红外0.4~1.2μm和中红外3~5μm波段)在400℃~1 000℃温度范围内的演化规律.研究结果表明:在400℃附近,SiO_2薄膜残余应力存在局部极小值;SiO_2薄膜光学性能的演化与膜层表面质量、内部残余应力及微观结构变化密切相关;经1 000℃高温处理后,蓝宝石窗口表面SiO_2薄膜红外透射性能仍能保持很好的稳定性,且膜层表面没有出现显著的气泡、开裂等损伤形貌.该研究结果可为恶劣环境下光学窗口头罩表面薄膜系统的设计提供指导.     

基底微缺陷对介质薄膜光学性能影响的理论研究

基于非均匀膜理论提出一种存在微缺陷的介质基底的折射率分层模型，将基底依次分为表面层、亚表面层和体材料层，其中表面层和亚面层分别等效为折射率服从统计分布的非均匀膜，将它们分别再次细分为N₁和N₂个子层，每一子层均视为均匀介质 膜.应用光学薄膜特征矩阵法对其进行理论分析，并对单层介质膜的光学性能进行数值计算. 研究结果表明：基底的表面和亚表面微缺陷改变了薄膜和基底的等效折射率，导致了准Brew ster角和组合反射率与理想情形的偏离.同时这些微缺陷也改变了光在薄膜和基底中的传播 特性，因此反射相移和相位差均偏离理想情形.在研究基底的微缺陷对多层介质膜光学性能 影响的分析和计算时，该模型同样适用. 关键词： 微缺陷 介质薄膜 非均匀膜 光学性能     

α-C:H膜表面形貌及光学性能的测试分析

 以H₂和反式-2-丁烯（T₂B）为工作气体，利用低压等离子体增强化学气相沉积法制备了α-C:H薄膜。采用原子力显微镜、扫描电镜测试了α-C:H薄膜的表面形貌，分析了实验参数对其形貌的影响。研究表明：固定压强(15 Pa)，当T₂B/H₂流量比为4时，薄膜均方根粗糙度可达0.97 nm。保持T2B/H2流量比固定，增加工作气压，薄膜均方根粗糙度减小，表面更平整、致密。利用傅里叶变换红外光谱仪对薄膜价键结构进行分析，结果表明：α-C:H薄膜中主要存在sp3C—H键，氢含量较高；T₂B/H₂流量比越低，薄膜中含有更多的C=C键。应用UV-VIS光谱仪，获得了波长在200～1 100 nm范围内薄膜的光吸收特性，α-C:H薄膜透过率可达98%，计算得到的折射率在1.16～1.40。随工作气压的增加，α-C:H薄膜中sp³杂化键增多，透过率、折射率增大。     

MOCVD生长InGaN/AlGaN双异质结构与GaN过渡层的工艺与特性

评述利用MOCVD技术在α-Al2O3衬底上生长GaN薄膜及InGaN／A1GaN双异质结(DH)结构的工艺与特性;从表面动力学观点着重讨论了GaN过渡层MOCVD生长条件(温度、气流束源等)对表面形貌、结晶形态、掺杂及其光电性能的影响。分析表明,GaN薄膜生长速率主要依赖于反应炉温度,气流束源摩尔流量速率。若生长温度太高,引起PL发光谱峰向长波侧移动;GaN缓冲层生长温度必须控制在550℃。高的V／Ⅲ双气束流比率能够抑制GaN发光谱中550nm辐射峰产生。为了获得高质量p-A1GaN、GaN层,控制生长温度和以Cp2Mg为杂质源的Mg受主掺杂量,并在N2气氛中800℃快速退火,有助于提高InGaN／AlGaN双异质结辐射复合效率。     

温度对银基底表面增强拉曼散射效应的影响

利用电沉积法制备了银基底,考察了焙烧温度对基底形貌和表面增强拉曼散射效应的影响.研究结果表明,制备的电沉积银基底呈主干及两侧分支组成的枝晶状,分支均具有高曲率的尖端,可以产生避雷针效应,增强基底的表面增强拉曼散射性能;对基底进行焙烧处理,在300℃时分支尖端开始消失并出现团聚现象,400℃时枝晶变得粗大,但有新的球状纳...     

低能离子束诱导Ag表面纳米金字塔微结构

利用离子束溅射诱导实验方法,在单晶Si(100)基底上辅助沉积银膜,研究了低能Ar+离子束30°入射时,不同离子束能量和束流密度以及基底温度对Ag纳米结构的影响.结果表明:在较低基底温度下(32~100℃)辅助沉积银膜,膜层表面会呈现排列紧密、晶粒尺寸一致的金字塔状纳米结构.当温度升高时(32~200℃),纳米微结构横向尺寸λc迅速增加,而粗糙度先减小(32~100℃)后迅速增大(100~200℃);当离子束能量1 400eV、束流密度15~45μA/cm2时,在相同温度下,随着离子束束流密度的增大,纳米晶粒横向尺寸基本不变,粗糙度略有增加;当离子束流密度为15μA/cm2、能量1 000~1 800eV时,在相同温度下,随着离子束能量的增加,银纳米结构尺寸增加,而表面粗糙度先增加,然后缓慢减小.自组织纳米结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果.     

溶胶-凝胶法制备疏水性自组装SiO2薄膜

 以正硅酸乙酯（TEOS）和六甲基二硅氮烷（HMDS）为前驱体,研究了引入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对膜层的影响,在碱催化条件下制备了改性的二氧化硅溶胶,并采用提拉涂膜的方法在石英基底上涂膜。对不同组分的薄膜,先经热处理或紫外辐照处理,然后用十八烷基三氯硅烷（OTS）/甲苯溶液对膜层表面进行化学修饰,制备出疏水性能良好的纳米二氧化硅自组装薄膜,分析了不同后处理方法对膜层透过率、接触角、膜层表面微观形貌和激光损伤阈值影响。实验结果表明：溶胶中加入PVP提高了膜层的平整度,经OTS改性后膜层疏水性和激光损伤阈值均得到提高。     

辉光放电无定形硅氢薄膜光隙计算的一个简化分析法

在计入相干效应和考虑衬底影响的基础上,提出一种非破坏性的简易分析法。利用此法,由非晶硅试样的光谱透射曲线可确定膜层的厚度、折射率及吸收系数。作为例子,我们计算了α-Si:H及α-SiC:H薄膜的光隙。     

表面粗糙度对软X射线多层膜光学特性的影响

从理论和实验结果两方面探讨了基底表面和多层膜膜面的均方根粗糙度对软Ｘ射线多层膜的光学特性的影响。指出了分析表面粗糙度最合适的方法和对表面粗糙度的着重研究方向。     

脉宽压缩光栅用的多层膜设计和性能分析

应用于啁啾脉冲放大技术中的脉宽压缩光栅是基于多层膜作为基底,利用全息干涉技术和离子束技术刻蚀而成。脉宽压缩光栅的衍射效率和抗激光损伤阈值一方面依赖于光栅结构的设计,另一方面很大程度上取决于作为基底的多层膜的设计。给出了以413.1nm作为写入波长,1053nm作为使用波长的多层介质光栅膜的设计,样品在ZZS-800F型真空镀膜机上采用电子束蒸发方式沉积而成,并给出了膜系结构对光学性能影响因素的详细分析,结果表明膜系H3L(H2L)9H0.5L2.03H满足光栅膜的指标。给出了样品光学特性测试,其使用波长处的透射率<0.5%,写入波长处的透射率>90%,测试表明样品满足设计要求且实验结果和理论设计符合得很好。     

直流反应溅射法制备Y_2O_3隔离层的研究

采用直流反应溅射的方法在具有立方织构的Ni基底上制备出了Y2O3隔离层,并研究了基带温度与H2O分压两个因素对Y2O3薄膜的织构取向以及表面形貌的影响。X射线衍射(XRD)结果和扫描电子显微镜(SEM)的分析表明,在温度为760℃,H2O分压为1.68×10-2Pa的条件下制备出的Y2O3薄膜具有强立方织构,平面内Φ扫描半高宽为7.07°,其表面均匀、致密、无裂纹。