波长1O64nm脉冲激光高阈值反射膜的研制

研究 Ｈｆ Ｏ２／ Ｓｉ Ｏ２ 高反射膜的制备工艺及其激光诱导损伤阈值的比较测试,分别采用了反应蒸镀 Ｈｆ Ｏ２、反应离子辅助蒸镀 Ｈｆ Ｏ２、反应离子辅助蒸镀金属 Ｈｆ 的源材料形成 Ｈｆ Ｏ２ 薄膜。采用这三种工艺制备了 Ｈｆ Ｏ２ ／ Ｓｉ Ｏ２ 高反射膜,在中心波长 １０６４ｎｍ 处,反射率 Ｒ≥９９．５％ ,其中反应蒸镀 Ｈｆ Ｏ２ ／ Ｓｉ Ｏ２ 高反射膜损伤阈值最高,可达 ６０ Ｊ／ｃｍ ２（１０６４ｎｍ ,５ｎｓ）。     

紫外激光SiO2减反膜的制备

介绍溶胶－凝胶制备ＳｉＯ２减反膜的溶液配制，基片清洗和膜层制备过程，利用正硅酸乙酯的碱性催化水解，通过浸入移液法在石英透镜的表面涂敷一层多孔ＳｉＯ２减反膜，涂膜后石英透镜的透过率在３５０ｎｍ波长处达到９８．０％以上。     

双离子束溅射沉积薄膜的光学特性与激光损伤研究

对氧化物薄膜的双离子束溅射沉积作用了系统地实验研究。考察了离子束溅射工艺参数对薄膜光学特性的影响。制备了折射率接近于块材料的ＴｉＯ２和ＺｒＯ２薄膜，显著降低了ＴｉＯ２，ＺｒＯ２和ＳｉＯ２薄膜的光吸收损耗，ＴｉＯ２和ＺｒＯ２薄膜的抗激光损伤阈值得到显著提高。用双离束溅射沉积１．０６μｍ多层高反，是到了大于９９．５％的高反射率，经高温退火处理的双离子束溅射沉积高反膜的抗激光损伤阈值同热蒸发沉积的高反膜     

“天光”一号MOPA系统光学元件加工与镀膜的进展

本文阐述了在中国原子能科学研究院“天光一号”ＫｒＦ激光核聚变实验装置上，ＭＯＰＡ系统光学元件加工与镀膜研究工作的进展。实验测量结果表明，加工后的基片表面均方根粗糙度对于Ｋ９光学玻璃与熔融石英玻璃来说分别为σｒｍｓ＝１．８±０．５ｎｍ，σｒｍｓ＝２．０±０．４ｎｍ。镀ＨｆＯ２／ＳｉＯ２高反射膜的光学元件的反射率与破坏阈值分别为Ｒ＞９９．５％，Ｅｔｈ＝１．３０～１．３３Ｊ／ｃｍ２。镀Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＦ２增透膜的光学元件的透射率与破坏阈值分别为Ｔ＞９９．５％，Ｅｔｈ＝１．３～１．９７Ｊ／ｃｍ２。     

磁控溅射制备Ta2O5／TiO2薄膜及其光学与电学性能的研究

用直流平面磁控溅射沉积薄膜的方法在Ｓｉ和玻璃基片上制备了Ｔａ２Ｏ５／ＴｉＯ２混合薄膜,薄膜的透射光谱研究结果表明,在ＴｉＯ２掺入浓度为０到１７％,薄膜的折射率从２．０８到２．２３。薄膜折射率与掺入ＴｉＯ２的浓度呈近线性关系。薄膜的ＭＯＳ电容器的Ｉ－Ｖ和Ｃ－Ｖ测量表明,经过退火处理能够提高Ｔａ２Ｏ５／ＴｉＯ２混合薄膜的介电常数。     

玻璃基片上SiO_2膜层厚度的测量方法

钠钙玻璃基片在液晶显示器件（ＬＣＤ） 等制造业中得到了广泛的应用。为防止基片中的碱金属离子扩散到器件的工作介质中,进而影响其化学稳定性和使用寿命,一般要在基片表面镀上一定厚度的ＳｉＯ２ 膜层,以便起到阻挡层的作用。基于Ｐ 蚀刻剂对ＳｉＯ２ 膜层和基片有显著不同的蚀刻速度,提出了一种测量玻璃基片上的ＳｉＯ２ 膜层厚度的方法,即：利用表面轮廓仪,在测量三个不同的蚀刻数据后,计算出ＳｉＯ２ 膜层的厚度。以用射频溅射法制备的ＳｉＯ２ 膜层为样品进行了测量,具体的实验数据证实了该方法的可靠性和有效性     

Y稳定的ZrO2基体上YBa2Cu3O7／SrTiO3／YBa2Cu3O7异质外延三层…

采用磁控溅射方法在（１００）ＹＳＺ基底上沉积了ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７／ＳｒＴｉＯ３／ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７异质外延三层膜。利用交流磁化率和四引线电阻测量的方法确定了三层膜的超导性能，利用Ｘ射线衍射和透射电子显微镜研究了三层膜的结构特征。研究结果表明，膜层的结晶质量较好，临界转变温度Ｔｃ在８３．５Ｋ和８６．７Ｋ之间。ＹＢＣＯ膜层中的绝大多数甚至全部）晶粒为ｃ取向，在有些膜中只存在少量的ａ或ｂ取向的ＹＢＣＯ晶     

PdCl_2/SiO_2和Pd-B/SiO_2非晶态合金催化剂的Raman光谱表征

采用共焦显微Ｒａｍａｎ光谱和Ｘ－射线衍射方法表征了负载型ＰｄＣｌ２／ＳｉＯ２和Ｐｄ－Ｂ／ＳｉＯ２非晶态合金催化剂的结构。结果表明ＰｄＣｌ２分散在ＳｉＯ２载体上后,与载体表面的相互作用使其在室温时即发生β→α构型转变。Ｐｄ－Ｂ／ＳｉＯ２非晶态合金的Ｒａｍａｎ光谱在３００－５００ｃｍ－１区域内呈现一大的弥散峰。与无负载Ｐｄ－Ｂ非晶态合金比较初步认定该弥散峰与Ｐｄ－Ｂ键振动有关,温度升高Ｐｄ－Ｂ／ＳｉＯ２催化活性下降,其主要原因为Ｐｄ－Ｂ／ＳｉＯ２非晶态合金在高温下逐渐晶化为Ｐｄ金属所致。ＰｄＣｌ２与ＳｉＯ２载体表面的相互作用使其具有较高的分散性,由此还原制备的Ｐｄ－Ｂ／ＳｉＯ２非晶态合金较之无负载Ｐｄ－Ｂ非晶态合金更加微细化,因而具有更大的活性比表面     

PbZr0.53Ti0.47O3/SiO2/Si复合薄膜的取向生长及铁电性研究

利用超薄的ＳｉＯ２做缓冲层,用脉冲激光沉积法在Ｓｉ（１００）上制备了具有良好铁电性的高度（１００）取向的ＰＺＴ薄膜．通过对不同条件下在ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）上生长的ＰＺＴ薄膜的研究,分析了ＳｉＯ２厚度、沉积温度、退火时间对ＰＺＴ性能的影响     

硅—二氧化硅超晶格：探索硅基发光材料的一条新途径

理论上认为，由于Ｓｉ／ＳｉＯ２超晶格中硅层（阱层）的电子和空穴都受到极强的量子限制效应，硅层能带有可能从体硅的间接带隙转变为直接带隙，从而发光效率大大提高．实验上，在非晶Ｓｉ／ＳｉＯ２超晶格中观察到在可见光波段的室温光致发光和明显的量子限制效应现象．晶体Ｓｉ／ＳｉＯ２超晶格研究也取得了初步的结果．     

HfO2中ZrO2含量对266nm HfO2/SiO2多层膜反射率的影响

用两种不同纯度的HfO2材料与同一纯度的SiO2材料组合,沉积Λ／4规整膜系(HL)^11H形成266nm的紫外反射镜,发现反射率相差0．7％左右。用X光电子能谱法分析了高反膜中表层HfO2中的成分,发现ZrO2的含量相差一个数量级左右。为确定形成这种差别的原因,用辉光放电质谱法测定了这两种HfO2材料中锆(Zr)及其钛(Ti)、铁(Fe)的含量,发现Zr是其中的最主要的杂质,两种HfO2材料中Zr含量有一个数量级的差别。说明在266nm波段,HfO2中ZrO2的含量会对HfO2／SiO2高反膜的反射率造成影响。根据HfO2单层膜的光谱曲线,推算出了这两种材料的消光系数的差别,并用Tfcalc膜系设计软件进行理论和镀制结果的模拟,得到与实验测试一致的结果。     

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。     

单斜相HfO2薄膜弹性常数的第一性原理计算

用电子束蒸发沉积在K9玻璃基底上镀制HfO2薄膜,沉积温度为200℃,蒸发速率为0.03nm/s。由X射线衍射谱可知薄膜出现明显结晶,且为单斜相和正交相混合结构,其中单斜相占明显优势。用Jade5软件分析得到单斜相HfO2的晶格常数a,b,c以及晶格矢量a和c之间的夹角β。基于得到的晶格常数建立了单斜相HfO2薄膜的晶体结构模型。同时建立固态单斜相HfO2的晶体结构模型进行对比。通过密度泛函理论(DFT)框架下的平面超软赝势法,采用两种不同的交换关联函数:局域密度近似(LDA)中的CA-PZ和广义梯度近似(GGA)中的质子平衡方程(PBE),计算了薄膜态和固态单斜晶相HfO2的弹性刚度系数矩阵Cij和弹性柔度系数矩阵Sij,Reuss模型、Voigt模型和Hill理论下的体积模量和剪切模量,材料平均杨氏模量和泊松比。此外还计算得到薄膜态和固态单斜晶相HfO2在不同方向上的杨氏模量。     

Identification of pore size in porous SiO2 thin film by positron annihilation

Positron annihilation lifetime and Doppler broadening of annihilation line techniques have been used to obtain information about the small pore structure and size of porous SiO2 thin film produced by sputtered Al-Si thin film and etched Al-Si thin film. The film is prepared by an Al/Si 75：25 at.-% （A175Si25） target with the radiofrequency （RF） power of 66 W at room temperature. A 5 wt.-% phosphoric acid solution is used to etch the Al cylinders. All the A1 cylinders dissolved in the solution after 15 h at room temperature, and the sample is subsequently rinsed in pure water. In this way, the porous SiO2 on the Si substrate is produced. From our results, the values of all lifetime components in the spectra of Al-Si thin film are less than 1 ns, but the value of one of the lifetime components in the spectra of porous SiO2 thin film is τ = 7.80 ns. With these values of lifetime, RTE （Rectangular Pore Extension） model has been used to analyze the pore size.     

Identification of pore size in porous SiO2 thin film by positron annihilation

Positron annihilation lifetime and Doppler broadening of annihilation line techniques have been used to obtain information about the small pore structure and size of porous SiO2 thin film produced by sputtered A1-Si thin film and etched Al-Si thin film. The film is prepared by an Al/Si 75:25 at.-% (A175Si25) target with the radiofrequency (RF) power of 66 W at room temperature. A 5 wt.-% phosphoric acid solution is used to etch the A1 cylinders. All the Al cylinders dissolved in the solution after 15 h at room temperature, and the sample is subsequently rinsed in pure water. In this way, the porous SiO2 on the Si substrate is produced. From our results, the values of all lifetime components in the spectra of Al-Si thin film are less than 1 ns, but the value of one of the lifetime components in the spectra of porous SiO2 thin film is T = 7.80 ns. With these values of lifetime, RTE (Rectangular Pore Extension) model has been used to analyze the pore size.     

超高阈值Pick-off反射镜的研制

 采用水中抛光技术抛制了90mm×60mm×10 mm的K₉玻璃基片,表面粗糙度达1nm。在APS1504镀膜机上,摸索了电子束蒸发镀膜的最佳工艺条件,较稳定地在该超光滑玻璃表面上镀制了对波长1054 nm、入射角45°、反射率R≥99.5%的反射膜。膜层的抗激光损伤阈值可达26 J/cm²(1054nm, 1ns),镀膜后该玻璃基片反射波前可达l /10(p-v),最终制备了超高阈值Pick-off反射镜。     

梯形介质膜光栅衍射特性分析

基于严格耦合波理论建立了梯形介质膜光栅的衍射机理模型,利用该模型讨论了底角为70°的梯形介质膜光栅-1级的衍射行为.通过对梯形介质膜光栅的占空比、槽深和剩余厚度的优化,设计了应用于1053 nm和51.2°角度入射的梯形介质膜光栅.对于顶层为HfO2的介质膜光栅,当槽深为200 nm,剩余厚度为100 nm,占空比为0.35时.其衍射效率优于99.5%,而对于顶层为SiO2的梯形光栅,为获得99.5%的衍射效率.其槽深为800 nm,剩余厚度为320 nm.而且,获得同样的衍射效率,顶层为HfO2的梯形光栅具有更宽的光谱特性.数值计算表明,严格耦合波理论模型对梯形介质膜光栅衍射效率的计算具有很好的收敛性和稳定性.     

采用HfO2/SiO2溶胶-凝胶薄膜制备衍射光栅

采用溶胶-凝胶方法制备了具有光敏性的HfO2/SiO2溶胶-凝胶薄膜,并利用其光敏性制备了衍射光栅.采用XPS分析了薄膜的成份,证实了Hf元素的存在.并用椭偏仪测试了薄膜的折射率,结果证实了HfO2的加入确实提高了体系的折射率.利用其光敏性,采用X射线作曝光光源通过掩模进行曝光,利用曝光部分与未曝光部分的溶解度差,在薄膜上制备了高为0.8 μm、周期为1 μm的衍射光栅.     

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.