极化聚合物薄膜波导的光学特性

叙述了键合型ＤＡＮＳ聚合物薄膜波导的制备和极化过程。应用集成光学中的棱镜耦合技术,对ＤＮＡＳ聚合物薄膜波导极化前后以及紫外光照射前后的光学特性分别进行了表征。实验结果表明,极化后波导非寻常光折射率明显增大而波导寻常光折射率减小;经过紫外光照射后,波导折射率降低约０．０２。     

利用泄漏波导测量低折射率薄膜的折射率和厚度

根据泄漏波导原理对K_9玻璃基板上的冰晶石薄膜进行折射率测量,达到的精度为1×10~(-4),与真实波导的情况相似。文中讨论了利用添加高折射率薄层减小待测薄膜的最小厚度的可能性。文中还利用光电方法观察反射光中暗条纹的方法判别波导的激发,并测出了冰晶石薄膜在4500到6500范围内的折射率。     

溶胶-凝胶法制备光波导薄膜及性质的研究

采用有机改性硅酸盐制备了光敏性溶胶－凝胶,并在凝胶中加入四丙氧基锆作为调节折射率的材料;用该凝胶在硅片上提拉成膜.为了增加薄膜与硅片的粘附性,成膜前先用干氧热氧化法在硅片上生长了一层厚度约为1500的二氧化硅;样品的原子力相片表明薄膜的表面非常平整,在5×5 μm2的范围内最大表面起伏只有0.657 nm.利用波导阵列掩膜版, 对制备的薄膜在紫外光波段下曝光,得到了表面平坦、侧墙光滑、陡直的沟道波导阵列.研究发现:紫外曝光时间和坚膜时的后烘温度都会使薄膜的折射率增大.通过对样品红外吸收谱的分析,从微观机理上解释了折射率随工艺条件变化的原因.     

非扫描衰减全反射探测法监控光漂白过程

提出了一种基于衰减全反射原理的实时探测方法。其实验框架由半导体激光器、空间滤波器、聚焦透镜、耦合棱镜、CCD接受装置等组成。激光束先经空间滤波器扩束，再由透镜聚焦，以一定角宽度的光束聚焦于耦合棱镜底面，由于棱镜底面的波导结构，在反射光斑中会出现若干条吸收峰，即显示出标志波导模式的一组黑线，若外界条件变化时(如紫外光照射、电极化等)，波导薄膜某些参量会受外界条件的变化而变化，表现为黑线的移动，可根据黑线的移动量，精确测量每一时刻波导薄膜的折射率和膜厚等参量。利用这种技术，可以广泛地用于条波导制作、镀膜监控、薄膜极化监控、工业气体浓度监控等领域。     

聚合物/二氧化硅混合型无热化阵列波导光栅参量的优化

研究一种新型无热化聚合物/二氧化硅混合波导组成的硅基二氧化硅阵列波导光栅.阵列波导光栅对温度的依赖性受波导物质的折射率和波导芯的尺寸影响.通过调节这些参量就可以减小温度对阵列波导光栅的影响.优化得到混合型阵列波导光栅在温度20~70℃范围内波谱漂移小于常规型 AWG结构的5%.     

低损耗有机无机混合溶胶凝胶波导的实验研究

利用有机无机混合的溶胶凝胶方法在硅基底上制备波导薄膜.采用正硅酸四乙酯和苯基三乙氧基硅烷作为反应先驱物，利用旋涂的方法成膜，对其折射率，传输损耗以及条形波导的光刻、刻蚀特性进行了研究.测量了波导薄膜折射率随成分变化的关系.实验表明，该方法工艺简单，可以获得具有较低损耗的波导薄膜.测试得到632.8 nm波段的损耗系数为0.23 dB/cm.采用ICP刻蚀工艺获得了较为平整的条形波导.     

多量子阱波导等效折射率的新公式

利用转移矩阵技术,建立了薄膜近似下的多量子阱波导芯子区域等效折射率的解析公式。该公式是偏振态和量子阱波导折射率分布的函数。     

电子束照射LiF薄膜有源沟道的宽带光致发光

用热蒸发在玻璃衬底上制备了多晶LiF薄膜，研究了由电子束照射产生的有源沟道的室温宽带光致发光特性，研究表明，室温下有源沟道F2和F3^ 色心具有较大的光增益和折射率增量，有望实现可见波段的可调谐有源光波导器件。     

光波导技术同步测量棱镜及波导薄膜参数

依据全反射理论和棱镜耦合原理,实现了对棱镜折射率及波导薄膜材料折射率和厚度的同步测量。使用高准直半导体激光器激光入射到棱镜内部与波导膜的分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角,得到棱镜耦合M线,曲线前面几组的波谷为波导模激发,在M线左侧收尾处有一个不完整波峰,其反射光强随入射角迅速衰减,为全反射时的临界点,由此可实现棱镜及波导薄膜参数的同步测量;用此法测量了棱镜耦合一体化平面波导棱镜的折射率和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物波导薄膜的折射率和厚度。测量棱镜折射率精度为±1.9×10-4,波导薄膜折射率和厚度的精度分别为±6.2×10-4 μm和±1.6×10-2 μm。     

As2S8玻璃条形波导的光激励法制备技术研究

为了在As2S8薄膜中制备条形波导,实验研究了As2S8薄膜光致折射率变化和密度变化的现象,采用棱镜耦合、X线衍射和远红外反射光谱等测试技术,确认了As2S8薄膜经紫外光辐照后薄膜密度增高、折射率增大的现象。采用可见光吸收谱测试技术,确认了经紫外光辐照的As2S8薄膜不发生黑化现象。在归纳了实验规律的基础上,提出并采用紫外光激励的方法试制了As2S8条形波导,采用自动调芯端面耦合的方法激励As2S8条形波导的导模,结果显示该波导具有良好的导波特性。     

Structural and optical properties of amorphous hydrogenated silicon carbonitride films produced by PECVD

Amorphous hydrogenated silicon carbonitride thin films (a-Si:C:N:H), deposited by plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) using hexamethyldisilazane (HMDSN) as monomer and Ar as feed gas, have been investigated for their structural and optical properties as a function of the deposition RF plasma power, in the range of 100-300 W. The films have been analysed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV-vis-NIR spectrophotometry and atomic force microscopy (AFM). From the analysis of the FT-IR spectra it results that the films become more amorphous and inorganic as RF plasma power increases. The incorporation of oxygen in the deposited layers, mainly due to the atmospheric attack, has been evaluated by XPS and FT-IR spectroscopy. Reflectance/transmittance spectra, acquired in the range of 200-2500 nm, allow to descrive the film absorption edge for interband transitions. A relationship between the optical energy band gap, deduced from the absorption coefficient curve, and the deposition RF plasma power has been investigated. The reduction of the optical energy gap from 3.85 to 3.69 eV and the broadening of the optical absorption tail with RF plasma power increasing from 100 to 300 W are ascribed to the growth of structural disorder, while the increase of the refractive index, evaluated at 630 nm, is attributed to a slight densification of the film. The AFM analysis confirms the amorphous character of the films and shows how the deposited layers become rougher when RF plasma power increases. The wettability of the film has been studied and related to the chemical composition and to the morphology of the deposited layers.     

射频等离子体增强化学气相沉积SiNx薄膜的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,以N2和SiH4作为反应气体,在P型硅基片上进行SiNx薄膜的沉积.使用椭偏仪对薄膜厚度和光学常量进行了测量, 用傅里叶变换红外光谱仪对SiNx薄膜的化学键合结构进行了分析.研究了基片温度、射频功率以及N2和SiH4的气体流量比率等实验工艺参量对薄膜沉积速率和光学常量的影响.结果表明,射频等离子体增强化学气相沉积技术沉积的SiNx薄膜是低含氢量的SiNx薄膜,折射率在1.65~2.15之间,消光系数k在0.2~0.007之间,当SiNx薄膜为富氮时k≤0.01,最高沉积速率高达6.0 nm/min,N2和SiH4气体流量比率等于10是富硅和富氮SiNx薄膜的分界点.     

沉积工艺条件对金刚石薄膜红外椭偏光学性质的影响

采用红外椭圆偏振光谱仪对不同工艺条件下制备的CVD金刚石薄膜在红外波长范围内的光学参量进行了测量，分析了工艺条件对金刚石薄膜红外光学性质的影响.获得了最佳的沉积工艺参数，优化了薄膜的制备工艺.结果表明薄膜的折射率和消光系数与薄膜质量密切相关，当温度为750℃，碳源浓度为0.9%和压强为4.0 kPa时，金刚石薄膜的红外椭偏光学性质最佳，折射率平均值为2.385，消光系数在10^-4范围内，在红外波段具有良好的透过性. 关键词： 薄膜光学 红外光学性质 工艺条件 金刚石薄膜     

Surface passivation of crystalline silicon by sputter deposited hydrogenated amorphous silicon

This letter shows that intrinsic hydrogenated amorphous silicon (a‐Si:H) films deposited by RF magnetron sputtering can provide outstanding passivation of crystalline silicon surfaces, similar to that achieved by plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD). By using a 2% hydrogen and 98% argon gas mixture as the plasma source, 1.5 Ω cm n‐type FZ silicon wafers coated with sputtered a‐Si:H films achieved an effective lifetime of 3.5 ms, comparable to the 3 ms achieved by PECVD (RF and microwave dual‐mode). This is despite the fact that Fourier transform infrared spectroscopy measurements show that sputtering and PECVD deposited films have very different chemical bonding configurations. We have found that film thickness and deposition temperature have a significant impact on the passivation results. Self‐annealing and hydrogen plasma treatment during deposition are likely driving forces for the observed changes in surface passivation. These experimental results open the way for the application of sputtered a‐Si:H to silicon heterojunction solar cells. (© 2014 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

氟化铒薄膜晶体结构与红外光学性能的关系

使用热蒸发技术在锗(111)衬底上制备了氟化铒(ErF₃)薄膜. XRD衍射结果表明，随着衬底温度的增加，氟化铒薄膜发生了从非晶状态到结晶状态的转变，薄膜的表面形貌和红外光学性能也发生了显著的变化，部分结晶的氟化铒薄膜的远红外透射谱和完全非晶的薄膜基本一致，但是与结晶薄膜则没有相似之处. 晶格常数计算表明薄膜中存在压应力. 使用洛伦兹谐振子模型对薄膜的透射率曲线进行拟合计算，得到ErF₃薄膜的折射率和消光系数. 在10μm处非晶薄膜的折射率和消光系数最小值分别为1.38和0.01，结晶薄膜的折射率和消光系数最小值分别为1.32和0.006. 关键词： 氟化铒 红外光学性质 光学常数 洛伦兹谐振子模型     

电子束蒸发TiO2薄膜的光学特性

研究了不同工艺参数条件下，电子束蒸发TiO2薄膜的光学特性。在正交实验的基础上，利用离子束辅助沉积技术，获得了影响TiO2薄膜折射率的主要因素．得到了TiO2薄膜的折射率随氧气分压的关系。对离子氧和分子氧两种情况下TiO2薄膜的折射率进行了比较．得到了TiO2薄膜的折射率与沉积速度的关系，并给出了TiO2薄膜的红外吸收光谱。     

射频磁控反应溅射氮氧化硅薄膜的研究

利用SiOxNy薄膜光学常数随化学计量比连续变化的特性,给出了制备折射率连续可调的SiOxNy薄膜的实验条件。用磁控反应溅射法制备了不同氮氧比的SiOxNy薄膜。研究了不同气流比率条件下薄膜光学常数、化学成分及溅射速率等的变化。用UV-VIS光谱仪测试了透射率曲线,利用改进的单纯型法拟合透射率曲线计算得到了折射率和消光系数。测试了红外傅立叶光谱(FTIR)曲线和X光光电子能谱(XPS)分析了薄膜成分的变化。实验表明薄膜特性与N2／O2流量比率密切相关,通过控制总压和改变气体流量比可控制SiOxNy薄膜的折射率n从1．92到1．46连续变化,应用Wemple-DiDomenico模型计算出光子带隙在6．5eV到5eV之间单调变化。     

利用x射线小角散射技术研究微晶硅薄膜的微结构

采用x射线小角散射（SAXS）技术研究了由射频等离子体增强化学气相沉积（rf-PECVD）、 热丝化学气相沉积(HWCVD)和等离子体助热丝化学气相沉积(PE-HWCVD)技术制备的微晶硅（ μc-Si:H）薄膜的微结构.实验发现，在相同晶态比的情况下，PECVD沉积的μc-Si:H薄膜微 空洞体积比小，结构较致密，HWCVD沉积的μ-Si:H薄膜微空洞体积比大，结构较为疏松，PE -HWCVD沉积的μc-Si:H薄膜，由于等离子体的敲打作用，与HWCVD样品相比，微结构得到明 显改善.采用HWCVD二步法和PE-HWCVD加适量Ar离子分别沉积μc-Si:H薄膜，实验表明，微结 构参数得到了进一步改善.45°倾角的SAXS测量显示，不同方法制备的μc-Si:H薄膜中微空 洞分布都呈各向异性.红外光谱测量也证实了SAXS的结果. 关键词： 微晶硅薄膜 微结构 微空洞 x射线小角散射     

Optical constants of 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride films on silicon and gallium arsenide studied by spectroscopic ellipsometry

The optical constants of 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride (PTCDA) films grown by organic molecular beam deposition on Si and GaAs substrates were determined in the spectral range from 300 nm to 1700 nm. All PTCDA layers deposited at room temperature with a low deposition rate of about 0.2 nm/min are uniaxial and strongly optically anisotropic. For the layers on Si a refractive index of 2.21 is derived in the substrate plane at 830 nm. The out-of-plane refractive index has a much lower value of 1.58. A similar anisotropy is observed for PTCDA layers on GaAs. The altogether lower refractive indices of 2.03 and 1.54, however, indicate a lower density of the films, which can be explained by the film structure. Received: 6 November 2000 / Accepted: 10 August 2001 / Published online: 17 October 2001     

Deposition and characterization of low temperature silicon nitride films deposited by inductively coupled plasma CVD

Silicon nitride films have been deposited at a low temperature (70 °C) by inductively coupled plasma chemical vapor deposition (ICP-CVD) technique and their physical and chemical properties were studied. For a deposited SiN sample, β-phase was observed and refractive index of 2.1 at 13.18 nm/min deposition rate was obtained. The attained stress of 0.08 GPa is lower as compared to the reported value of 1.1 GPa for SiN thin films. To study the deposited film, characterization was performed using X-ray photoelectron spectra (XPS), X-ray diffraction (XRD), micro Raman spectroscopy, Fourier transfer infrared spectroscopy (FTIR), cross-section scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM).