直流三极溅射法制备CuInS2 薄膜

采用直流三极溅射装置制备获得了CuInS₂薄膜, 其中溅射靶采用一定面积比的[Cu]/[In]混合靶,反应气体采用CS₂气体. 本文中主要研究了0.02 Pa分压反应气体条件下不同面积比的[Cu]/[In]混合靶和沉积基板温度对CuInS₂薄膜结构和成分的影响, 其中CuInS₂薄膜制备所用时间为2 h生长的厚度为1—2 μm. 通过对CuInS₂薄膜的EPMA, X射线衍射测试分析表明, 最佳的CuInS₂薄膜可在面积比[Cu]/[In]混合靶为1.4:1和可控温度(150, 250和350 ℃)的条件下制备获得, 并且其结构被确认为黄铜矿结构. 通过实验结果计算出CuInS₂薄膜层有约为8.9%的C杂质含量.     

第2系列ZrO2(Y2O3)薄膜的慢正电子研究

用慢正电子技术研究了在溅射时不加偏压,衬底加热300℃,纯Ar气氛下制备的用Y_{2O3稳定的ZrO2薄膜材料(简称YSZ薄膜),发现了YSZ薄膜在不同 深度处的缺陷分布情况,退火温度对YSZ薄膜缺陷有影响.简要讨论了致密、优质YSZ薄膜的 制备方法.}     

氧分压对ZrO2薄膜激光损伤阈值的影响

 在不同的氧分压下用电子束热蒸发的方法制备了ZrO₂薄膜。分别通过X射线衍射、光学光谱、热透镜技术、抗激光辐照等测试，对所制备样品的微结构、折射率、吸收率及激光损伤阈值进行了测量。实验结果表明，薄膜中晶粒主要是四方相为主的多晶结构，并且随着氧分压的增加，结晶度、折射率以及弱吸收均逐渐降低。薄膜的激光损伤阈值开始随着氧分压增加从18.5J/cm²逐渐增加，氧分压为9×10^-3Pa时达到最大，值为26.7 J/cm²，氧分压再增加时则又降低到17.5 J/cm²。由此可见，氧分压引起的薄膜微结构变化是ZrO₂薄膜激光损伤阈值变化的主要原因。     

氧化物激光薄膜的离子束溅射制备技术

 研究了由Ta₂O₅和SiO₂组成的多层氧化物激光薄膜的双离子束溅射制备工艺。简要介绍了离子束溅射技术的基本工作原理和应用，着重分析了薄膜厚度均匀性的调控方法。先后得到了Ta₂O₅和SiO₂单层薄膜厚度均匀性调控结果以及不同波长处薄膜折射率，并定性地分析比较了离子束溅射和电子束蒸发制备的薄膜结构；制备并测试了633nm,1 315nm反射薄膜以及增透膜。结果表明：采用离子束溅射技术能够制备出优良的、满足需要的激光高反射薄膜元件。     

脉冲激光沉积温度及氧压对Bi2Sr2Co2Oy热电薄膜晶体结构与电输运性能的影响

利用脉冲激光沉积技术在c-Al₂O₃单晶基片上制备了Bi₂Sr₂Co₂O_y热电薄膜并研究了沉积温度和氧压对薄膜晶体结构及电输运性能的影响.在最佳沉积条件下制备的单相、c轴取向的Bi₂Sr₂Co₂O_y薄膜的室温电阻率ρ和塞贝克系数S分别为2.9mΩ/cm和110μupV/K,其功率因子S²/ρ好于在单晶样品上得到的值.此外,该薄膜在低温下表现出较强的负磁阻效应,在2K,9T时达到了40%.     

水含量对溶胶-凝胶SiO2增透膜结构和性能的影响

利用正硅酸乙脂(TEOS)的碱催化,溶胶-凝胶法制备多孔SiO₂增透膜.较详细地研究了工艺参量H₂O/TEOS摩尔比对薄膜结构和性能的影响.结果表明,随H₂O/TEOS摩尔比的增大,薄膜厚度、折射率和致密度减小;而薄膜透射率增大.     

脉冲激光沉积制备的Co80Cr20/Ti90Cr10薄膜的结构与磁性

用脉冲激光沉积(PLD)的方法在硅单晶基片上制备了Ti₉₀Cr₁₀和Co₈₀Cr₂₀/Ti₉₀Cr₁₀薄膜，用XRD研究了Ti₉₀Cr₁₀薄膜的晶体结构与制备温度的关系，结果表明随着温度升高，薄膜从非晶态逐步向晶态转化，并且计算了Ti₉₀Cr₁₀薄膜的晶粒大小以及晶格常数. 利用透射电镜对Ti₉₀Cr₁₀薄膜进行了表面和截面形貌的表征. 采用纳米压痕仪对Ti₉₀Cr₁₀薄膜的硬度和膜基界面结合力进行了分析，表明薄膜的硬度和膜基结合力随制备条件改变有所变化，制备温度增加，薄膜的硬度和膜基结合力随之增加. 利用Ti₉₀Cr₁₀薄膜作为中间层，用PLD制备了Co₈₀Cr₂₀磁性层，获得了很好的垂直磁化性质，膜厚减小，矫顽力和矩形比有所增加，600℃真空条件下制备的Co₈₀Cr₂₀(8 nm)/Ti₉₀Cr₁₀(14 nm)薄膜的矫顽力为65.25 kA/m，矩形比为0.86，并且讨论了Co₈₀Cr₂₀/Ti₉₀Cr₁₀薄膜的磁化性质.     

氧含量对CaCu3Ti4O12巨介电常数和介电过程的影响

本文研究了在真空、空气和氧气中烧结制备的三种 CaCu₃Ti₄O₁₂陶瓷材料的介电特性. 交流阻抗测量结果表明在10—300 K温度范围, 三种样品的介电温谱中均出现三个平台, 其电阻实部和电容虚部在相应温度出现损耗峰, 真空条件烧结的样品具有较高的介电平台和较明显的电阻实部与电容虚部峰值, 表明氧含量和氧空位对CaCu₃Ti₄O₁₂的介电性质具有重要影响, 介电温谱出现的三个平台分别源于晶粒、晶界及氧空位陷阱.温谱分析表明晶粒的激活能与烧结气氛有较大关系,氧空位引起的电子短程跳跃及跳跃产生的极化子是晶粒电导和电容的主要起源.氧空位陷阱的激活能基本与烧结气氛无关,约为0.46 eV. 氧空位对载流子的陷阱作用是CaCu₃Ti₄O₁₂ 低频高介电常数的重要起源.     

不同氮流量制备Mn3CuNx薄膜及其电、磁输运性质的研究

采用对靶磁控溅射方法在单晶Si(100)基片上制备了反钙钛矿结构的Mn₃CuN_x薄膜.通过控制制备过程中的反应气体氮气(N₂) 流量(N₂/Ar+N₂), 研究了氮含量对Mn₃CuN_x薄膜结构及物理性能的影响.分别利用X射线衍射仪、俄歇电子能谱、 原子力显微镜、X射线光电子能谱、物理性能测试系统和超导量子干涉仪, 对所制备薄膜的晶体结构、成分、表面形貌和电、磁输运性质进行了测试.结果表明:制备的薄膜均为反钙钛矿立方结构,且沿 (200) 晶面择优生长.随着氮含量的增大,薄膜表面粗糙度和颗粒度尺寸逐渐增大, 导致电阻率增加.氮含量对薄膜的电输运性质没有影响,所有薄膜电阻率均随着温度的降低逐渐增大, 呈现半导体型导电行为,这与对应的块体材料结果相反.Mn₃CuN_x薄膜随着测试温度的增大发生了 亚铁磁到顺磁的磁转变,且N含量的增大降低了磁有序转变温度,主要是由于N缺陷对Mn₆N八面体结构中 磁交换作用的影响所致.     

溶胶-凝胶法制备高折射率TiO2薄膜

 采用溶胶- 凝胶法制备了TiO₂纳米晶溶胶,并以旋涂法（spin-coating）镀制了高折射率光学薄膜。借助光散射技术和透射电镜研究了溶胶的微结构。采用原子力显微镜、场发射扫描电镜、紫外-可见-近红外光谱仪、椭偏仪、漫反射吸收光谱及强激光辐照实验,对膜层的结构、光学性能及抗激光损伤性能进行了系统的表征。结果显示:纳米晶薄膜的折射率达到了1.9,而传统的溶胶-凝胶薄膜折射率只有1.6;同时纳米晶薄膜的抗激光损伤阈值与传统的溶胶-凝胶薄膜相差不大,在1 064 nm处分别为16.3 J/cm²(3 ns脉冲) 和16.6 J/cm²(3 ns脉冲);纳米晶溶胶薄膜可以在保持较高抗激光损伤阈值情况下,大幅度提高薄膜折射率。     

磁控溅射参数对NiOx薄膜光学常数的影响

采用反应性磁控溅射法制备了NiOx薄膜,并结合椭圆偏振仪、XRD和XPS研究了溅射参量对其光学常量的影响.NiOx薄膜的光学常量随着O2/Ar流量比的增大而减小;热退火后,折射率增大而消光系数下降了50%;溅射功率越大折射率也越大,而工作气压越大折射率反而越小.这些变化分别与薄膜中存在间隙O和Ni空位、NiOx分解以及NiOx薄膜的致密度有关.     

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.     

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     

射频磁控溅射法制备SnS_2薄膜结构和光学特性的研究

采用射频磁控溅射法溅射SnS_2靶,在玻璃基片上以不同射频功率和氩气压强制备一系列薄膜样品,研究了不同工艺条件对薄膜特性的影响。利用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)对薄膜样品的晶体结构和物相进行表征分析。利用X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)对SnS_2薄膜的化学组分、光学特性等进行测试,计算或分析了SnS_2薄膜样品的组分原子比、光学常数和光学带隙。结果表明:制备SnS_2薄膜的最佳工艺条件为射频功率60 W、氩气压强0.5 Pa。在该条件下,所制备的SnS_2薄膜沿(001)晶面择优取向生长,可见光透过率和折射率较高,消光系数较小,直接带隙为2.81 e V。在此基础上,进一步制备了n-SnS_2/p-Si异质结器件。器件具有良好的整流特性及弱光伏特性,反向光电流随光照强度的增加而增大。器件的光电导机制是由SnS_2禁带中陷阱中心的指数分布所控制。     

溅射条件对ZnS薄膜的光学常量和微结构的影响

为了研究制备条件对射频溅射ZnS薄膜光学常量和微结构的影响,在浮法玻璃上制备了不同溅射气压、溅射功率和溅射温度的ZnS薄膜,利用紫外可见近红外分光光度计在300～2 500 nm的波长范围内测量了薄膜的透射和反射光谱,并通过光谱拟和计算出ZnS薄膜的光学常量以及禁带宽度.通过X射线衍射分析了薄膜的微结构随溅射温度的改变.研究结果表明,随着制备条件的不同,ZnS薄膜的光学常量和微结构会发生变化.     

掺钼ZnO透明导电薄膜的太赫兹电磁波传输性质

采用直流磁控反应溅射方法,通过调节氧分压在玻璃基底上制备了不同载流子浓度的掺Mo的ZnO（ZMO）透明导电薄膜.应用太赫兹电磁波时域光谱技术研究了ZMO导电膜的太赫兹电磁波透射性质及介电响应,得到了与频率相关的电导率、能量吸收和薄膜折射率,实验结果与经典Drude模型相符很好.ZMO导电膜的太赫兹电磁波脉冲透射性质表明,通过调节ZMO薄膜的载流子浓度,该导电膜可作为应用于衬底和光学器件等太赫兹电磁波频率范围的宽带抗反射涂层. 关键词： 太赫兹电磁波光谱 薄膜电导率 宽带抗反射 透明导电薄膜     

反应磁控溅射制备TiO2和Nb2O5混合光学薄膜

利用反应磁控溅射技术在BK-7基片上制备了二氧化钛和五氧化二铌均匀混合的光学薄膜.薄膜的内部微结构、表面形貌、化学成分比例以及光学性质等用X射线衍射、高分辨扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线光电子能谱和紫外可见近红外分光光度计进行研究；发现制备的薄膜为非晶结构，薄膜的表面平整、内部结构致密，不存在柱状结构或结晶颗粒的缺陷，TiO2与Nb2O5的成分比例大致是1∶1.54.从光学透射光谱计算的折射率和消光系数显示，在550 nm波长处的折射率为2.34，消光系数为2.0×10－4.结果表明制备的薄膜是TiO2和Nb2O5均匀混合的高质量光学薄膜.     

离子束反应溅射沉积SiO2薄膜的光学特性

 主要研究采用离子束反应溅射（RIBS）制备SiO2薄膜的折射率、消光系数、化学计量比与氧气在氩氧混合工作气体中含量及其沉积速率的关系。研究结果表明：RIBS制备的SiO2薄膜在0.63 μm处折射率n= 1.48,消光系数小于10-5;随着沉积速率的增加,薄膜的折射率和消光系数随之变大,当沉积速率超过0.3 nm/s,即使是在纯氧环境溅射,折射率值也不低于1.5;通过对红外透射光谱的主吸收峰位置研究得到沉积的SiO2薄膜为缺氧型,化学计量比不超过1.8,且红外吸收峰位置和SiO2折射率存在对应关系,因此在不加热衬底情况下使用RIBS制备SiO2薄膜时,会限制沉积速率的提高。     

Optical characterization of antimony-based bismuth-doped thin films with different annealing temperatures

Antimony-based bismuth-doped thin film,a new kind of super-resolution mask layer,is prepared by magnetron sputtering.The structures and optical constants of the thin films before and after annealing are examined in detail.The as-deposited film is mainly in an amorphous state.After annealing at 170-370℃,it is converted to the rhombohedral-type of structure.The extent of crystallization increased with the annealing temperature.When the thin film is annealed,its refractive index decreased in the most visible region,whereas the extinction coefficient and reflectivity are markedly increased.The results indicate that the optical parameters of the film strongly depend on its microstructure and the bonding of the atoms.     

纳米BST薄膜的制备及其折射率特性.

" 采用射频磁控溅射法在石英衬底上沉积了纳米BST(Ba0:65Sr0:35TiO3)薄膜．为了制备优质的BST薄膜,借助X射线衍射仪、场发射扫描电镜和原子力显微镜研究了BST薄膜的晶化行为和显微结构．结果显示在衬底温度600 ℃下制备的BST薄膜经700 ℃退火处理后,具有较强的特征衍射峰和极好的晶化．同时还研究了纳米BST薄膜的制备参数和特性,BST薄膜的折射率是由测量的透射谱中获得的．实验结果表明：纳米BST薄膜的沉积参数对其折射率特性的影响是不尽相同的．折射率随着衬底温度的上升而增加;在较低的溅射