离子束溅射沉积Ir膜真空紫外反射特性研究

根据吸收材料基底上单层金属膜数学计算模型,对不同基片上各种厚度的Ir膜真空紫外反射率进行了优化计算.采用离子束溅射沉积技术,在石英、K9玻璃和Si基片上沉积了不同厚度的Ir膜,研究了基片、表面厚度、离子束能量及镀后热处理对Ir膜反射率的影响,在波长120 nm处获得了近30％正入射反射率.     

电子束蒸发沉积Ir膜真空紫外反射特性

Ir是一种重要的真空紫外反射材料,在太阳物理、宇宙物理、生命科学、大气物理、同步辐射等方面有着十分重要的应用.对电子束蒸发沉积Ir膜在真空紫外波段的反射特性进行了系统的理论和实验研究.根据吸收材料基底上单层金属膜数学计算模型,对不同基片上各种厚度的Ir膜真空紫外反射率进行了优化计算.根据计算和前期实验结果,采用电子束蒸发方法,在石英、K9玻璃基片上沉积了不同厚度的Ir膜,在入射波长120 nm处获得了近30%正入射反射率,对应的Ir膜厚度为12 nm.过厚或过薄均不利于Ir膜反射率的提高.经退火处理后,Ir膜中张应力有所释放但并未消除,同时晶粒平均尺寸显著增大,反射率下降.     

多层介质光学膜系的计算机模拟误差分析

用计算机数值计算方法模拟多层介质光学膜系的实际镀膜工艺过程，分析膜厚误差对λ0／4高反射膜系透射率和反射率的影响，讨论在一定技射率要求条件下不同层数膜系的允许厚度误差。发现当膜层偏离λ膜厚时，光学厚度控制工艺能通过自动调整其后膜层的厚度有效地降低厚误差对膜系透射率和反射率的影响。对于镀制高反射率膜而言，膜厚允许误差仍可有较大的范围。     

真空紫外波段铝反射膜制备

为制备出在130～210nm波段具有良好光谱性能的铝反射膜,优化设计了铝反射镜中铝层和保护层氟化镁的厚度,理论确定铝层和氟化镁保护层最佳厚度分别为80nm和33nm。采用热舟蒸发工艺,在BK7基片上制备了Al反射膜样品,获得了130～210nm波长范围内反射率均大于80%的金属铝膜。研究了铝层沉积速率和紫外辐照处理对薄膜性能的影响,并考察了铝膜光谱性能的时效性。结果表明铝层沉积速率越快,制备的铝膜反射率越高;合理地存放铝膜元件,可以长时间内保持铝膜的光谱性能。适当的紫外辐照处理能进一步提高铝膜在真空紫外波段的反射率。     

基底复制技术研究

研究了基于Au和Ag两种分离材料,环氧复制和电镀Ni后再环氧复制的基底复制技术.采用直流磁控溅射技术在不同工艺的复制基底上镀制Mo/Si多层膜反射镜,利用反射率计测量其反射率.测量结果表明:电镀Ni后再环氧复制的Au基底反射率最高.     

双通感红外日夜两用型滤光膜的研制

选取二氧化钛与二氧化硅作为薄膜材料,借助膜系设计软件优化设计膜系。采用离子源辅助沉积的真空镀膜方法,通过调整镀膜工艺参数,减少膜厚控制误差,在石英基底上成功镀制了符合使用要求的多波段滤光膜。所镀膜层在420～640 nm与近红外920～960 nm波段的平均透射比大于95%,680～880 nm和990～1100 nm波段的平均透射比小于3%,能够承受恶劣的环境测试,完全满足红外夜视摄像机的使用要求。     

多功能抗激光损伤高反射膜

为了能同时满足半导体激光器和YAG激光器对薄膜的特殊要求,在分析高反射膜理论的基础上,选取TiO2和SiO2为高、低折射率材料镀制了周期性多层介质高反射膜。研究了材料的光学及机械特性,重点解决了薄膜的消偏振和抗激光损伤问题。实验采用电子束真空镀膜并加以考夫曼离子源辅助沉积,利用TFC软件进行膜系设计,通过调整镀膜工艺参数和监控方法,在10mm×1．8mm的K9基底上镀制了符合要求的高反射膜,结果表明,当激光以45°入射时,薄膜在900～1100nm的P光与s光的反射率均大于99．95％。所制备的高反射膜性能稳定,抗激光损伤阈值高,能同时满足两种激光器的使用要求。     

光纤激光器光学膜设计与制备

针对激光在传输过程中的光能损失,本文根据光学薄膜理论,设计制备了减反射膜和抗激光的高反射膜,并对激光膜的镀膜材料、膜系设计、沉积工艺及离子辅助沉积等参数进行了深入研究。研究结果表明,制备的减反膜的反射率<0.2%,激光以25°～65°入射时高反射膜的反射率>99.7%。对50μm光纤和K9玻璃镀膜前后的输出功率测试显示多模光纤的功率平均提高了50%,而K9玻璃的反射功率提高到99.85%;另外,制备的光纤激光器光学膜有效地提高了激光损伤阈值,解决了低温冷镀的膜层牢固性问题。     

一种红外双半波滤光片的设计和制造方法

针对唐晋发、郑权老师在《应用薄膜光学》一书中介绍的采用低折射率材料做间隔层，用16个λ/4层完成红外双半波滤光片的设计方法制作的薄膜易发生断裂，该文给出该膜系另一种设计计算方法，即采用高折射率材料做间隔层，用12个λ/4完成膜系设计。与前者相比，该方法节省了材料和时间。同时给出了镀制该膜系的工艺要点，并对镀膜过程中的初始真空度、蒸镀温度和2种材料的蒸发速率做了说明。指出在该工艺实施过程中，首先使用离子源对基底进行活化轰击，然后在蒸镀硫化锌和锗的过程中用离子源进行辅助蒸镀，可得到非常牢固的膜层。     

用极值法控制非λ/4膜系的模拟计算

<正> 如何在镀膜过程中实行非λ/4膜系的厚度控制,目前已经成为大家所关心的问题。以往在镀制λ/4膜系时,用极值法控制膜层厚度比较普遍。这种方法操作简单,也具有一定的精度。沿用这种膜厚控制方式,来镀制非λ/4膜系,是有可能的。用极值法控制非λ/4膜系所要解决的问题,就是要对每层膜选择一个适当的控制波长,使得膜层逐渐沉积在控制基片上时,对这个波长的光的反射率正好在设计厚度上达到极值。我们编制了一个程序,用来寻找所要求的合适波长,并在各相应波长下,模拟了每层膜的镀膜过程(参见程序框图。由于反射率的计算已为大家所熟知,本程序中只将它作为一个过程,在框图中没有给出)。     

基底表面纳米织构对非晶四面体碳膜结构和摩擦特性的影响研究

本文利用离子束表面改性技术对基底表面进行不同时间的轰击, 形成不同规则的纳米织构, 对不同织构的变化规律进行了研究, 同时, 利用磁过滤真空阴极电弧技术, 在具有不同纳米织构的各基底上沉积相同时间的四面体非晶碳薄膜. 采用原子力显微镜对各基底的织构进行形貌分析, 结果表明, 高能粒子束的轰击对基底表面形貌有较大的影响, 根据离子束轰击时间的不同, 可以在基底表面形成各种不同规则的纳米织构, 轰击15 min后发现基底表面形成点阵纳米织构, 之后随着时间的增加, 基本维持点阵结构. 通过X射线光电子能谱仪和摩擦磨损试验仪对沉积在具有不同织构的基底上的ta-C薄膜进行测试, 研究表明, 基底表面纳米织构的非晶层结构引起薄膜内部sp³键的含量降低, 释放了薄膜的内应力, 同时发现基底表面纳米织构将ta-C薄膜磨损时间从不足10 min提高到约70 min, 有效提高了薄膜的耐磨性.     

氢离子轰击对TiC膜结构及界面影响的研究

本文研究荷能氢离子轰击对TiC薄膜的结构及其界面的影响。氢离子源为5A的脉冲离子注入器,能量25keV,脉冲宽度20ms。样品经轰击后发现。与受相同辐照的45~#钢样品相比,TiC薄膜表面无明显的损伤;TiC薄膜内的氢含量较高;薄膜的织构消除;TiC薄膜与基体间的结合力有明显提高。     

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。     

Direct Monitoring of Thickness and Refractive Index of Optical Thin Film Deposited on Fiber End-face

We propose a system for depositing thin films on waveguides which enables low-temperature deposition and precise control of the refractive index and film thickness. It is composed of a conventional ion-beam sputtering (IBS) system and a new system for directly monitoring film characteristics during deposition. We controlled refractive indices over a wide range from 1.52 to 1.97 by moving the sputtering targets (SiO₂ and Si₃N₄) in the IBS system. The refractive index or film thickness was in-situ monitored by observing the optical power reflected from the end-face of a monitoring fiber set in the deposition chamber. Antireflection coating films were successfully deposited on a fiber end-face and a laser diode chip facet with low reflectivity from 0.05 to 0.07%. This deposition system is attractive for constructing highly functional optical devices for future photonic networks.     

光纤激光器光学膜设计与制备

针对激光在传输过程中的光能损失,本文根据光学薄膜理论,设计制备了减反射膜和抗激光的高反射膜,并对激光膜的镀膜材料、膜系设计、沉积工艺及离子辅助沉积等参数进行了深入研究.研究结果表明,制备的减反膜的反射率＜O.2%,激光以25°～65°入射时高反射膜的反射率＞99.7%.对50μm光纤和K9玻璃镀膜前后的输出功率测试显示...     

Enhanced photoluminescence from gallium arsenide semiconductor coated with Au nanoparticles

We demonstrate a method for improving photoluminescence of gallium arsenide semiconductor by simply coating a thin layer of Au nanoparticles on its surface. Further focused ion beam bombardment at the sputter-coated Au film was conducted to control the size, the distribution, and the morphology of the Au nanoparticles via the changes of the focused ion-beam irradiation conditions. Photoluminescence of GaAs coated with the Au nanoparticles with average size of 5 nm in diameter is enhanced to about threefold relative to that of pure GaAs. Numerical calculations were conducted based on finite-different time-domain method. Results indicated that the enhancement is mainly attributed to the contribution of local surface plasmon resonance of Au nanoparticles.     

30.4 nm波长SiC/Mg多层膜反射镜

波长30.4 nm的He-II谱线是极紫外天文观测中最重要的谱线之一,空间极紫外太阳观测光学系统需要采用多层膜作为反射元件。为此研究了SiC/Mg、B4C/Mg、C/Mg、C/Al、Mo/Si、B4C/Si、SiC/Si、C/Si、Sc/Si等材料组合的多层膜在该波长处的反射性能。基于反射率最大与多层膜带宽最小的设计优化原则,选取了SiC/Mg作为膜系材料。采用直流磁控溅射技术制备了SiC/Mg多层膜,用X射线衍射仪测量了多层膜的周期厚度,用国家同步辐射计量站的反射率计测量了多层膜的反射率,在入射角12°时,实测30.4 nm处的反射率为38.0%。     

石英衬底上GaN薄膜沉积及其光学性能的研究

GaN薄膜材料广泛应用于发光二极管(LED),激光二极管(LD)等光电器件。但是GaN基器件的制备与应用以及器件推广很大一部分取决于其器件的价格,常用的方式是在单晶蓝宝石衬底上沉积制备GaN薄膜样品,单晶蓝宝石衬底晶向择优,可以制备出高质量的GaN薄膜样品,但是单晶蓝宝石衬底价格昂贵,一定程度上限制了其GaN基器件推广使用。如何在廉价衬底上直接沉积高质量的GaN薄膜,满足器件的要求成为研究热点。石英玻璃价格廉价,但是属于非晶体,没有择优晶向取向,很难制备出高质量薄膜样品。本研究采用等离子体增强金属有机物化学气相沉积系统在非晶普通石英衬底上改变氮气反应源流量低温制备GaN薄膜材料。制备之后采用反射高能电子衍射谱、X射线衍射光谱、室温透射光谱和光致光谱对制备的薄膜进行系统的测试分析。其结果表明：在氮气流量适当的沉积参数条件下,所制备的薄膜具有高C轴的择优取向,良好的结晶质量以及优异的光学性能。     

The effect of BZO doping concentration and thickness dependent properties of YBCO films grown by PLD on buffered NiW substrates

The effect of BaZrO₃ (BZO) doping is systematically studied in YBa₂Cu₃O_6+x (YBCO) thin films deposited by pulsed laser deposition (PLD) on buffered NiW substrates. Based on the structural and magnetic properties, the optimal BZO doping concentration is obtained to vary between 4 and 7.5 wt.%, depending mainly on applied magnetic field. This relatively high optimal concentration is linked to the nanograined target material and metal substrate that cause low-angle grain-boundaries and in-plane spread of YBCO crystals on NiW. Thickness dependent analysis of undoped and BZO-doped YBCO films predicts differences in growth mechanisms where early growth next to the substrate interface is 2D-type in BZO-doped films. This leads to the situation where crystallographic structure as well as superconducting properties are improved when the film develops and the thickness is increased. Therefore from the resistivity measurements a threshold thicknesses where reasonable properties occur are determined for both set of films. Measurements in thermally activated flux-flow regime (TAFF) indicate that above the threshold thickness relatively strong and isotropic vortex pinning is realized in BZO-doped YBCO films. Generally, this paper demonstrates that especially for thin film applications on NiW substrates even more compatible buffer layer structures should be utilized.