氧化铟锡薄膜的椭偏光谱研究

用溅射法在Si片上制备了厚度为140nm的氧化铟锡(ITO)薄膜。X射线衍射研究表明所制备的薄膜为多晶结构。在1.5~4.5eV范围内对ITO薄膜进行了椭偏测量。分别用德鲁德-洛伦茨谐振子(Drude Lorenz oscillators)模型、层进模型结合有效介质近似模型对椭偏参量ψ、Δ进行了拟合,得到ITO薄膜的折射指数n的变化范围在1.8~2.6之间,可见光范围内消光系数k接近于零,在350nm波长附近开始明显变化,且随着波长的减小k迅速增加。计算得到直接和间接光学带隙分别是3.8eV和4.2eV。并在1.5~4.5eV段给出一套较为可靠的、具有实用价值的ITO介电常量和光学常量。     

椭偏法测量拓扑绝缘体的复折射率

采用椭偏法测量了拓扑绝缘体Bi2Te3单晶的复折射率.运用经典的德鲁德和托克-洛伦兹模型分别对拓扑绝缘体的表面态和体态进行拟合,获得了其折射率和消光系数,并且分析了色散曲线的变化规律.实验结果表明:Bi2Te3拓扑绝缘体的体态具有类半导体特性(含带隙),折射率在近红外波段可达7以上;表面态具有类金属特性,厚度约为2.52nm.     

在半导体-金属相变温度附近氧化钒薄膜光学性质的异常变动

在可见光—近红外波段的不同波长下,测量了半导体-金属相变过程中氧化钒薄膜样品的反射率和透射率.在薄膜相变过程中,不同波段的反射率曲线和透射率曲线表现出不同的变化趋势.利用非相干光在薄膜中的多级反射-透射模型,计算了相变过程中不同波长下氧化钒薄膜的折射率n和消光系数k随温度的变化.结果表明,在相变温度附近氧化钒薄膜光学性质的异常变动,其原因既有薄膜的折射率和消光系数随波长的变化趋势不同,也有在吸收性薄膜中存在探测光多次反射和透射的累加效应.     

TiAlON系薄膜材料的椭偏研究

 对新型太阳能用薄膜材料TiAlON材料进行了椭偏研究。采用Cauchy,Lorentz和Tauc Lorentz模型对绝缘性TiAlON薄膜的椭偏测量结果进行了模拟,得到了薄膜的光学常数。通过比较色散模型及薄膜结构在不同波段的应用情况,说明Tauc Lorentz模型更适合于从紫外到近红外宽光谱的拟合。结果表明光谱椭偏术可以作为表征TiAlON材料系的可靠手段,是进一步表征多层膜系光学性质的基础。     

金属有机分解法制备的SrTiO3薄膜的光学特性

采用金属有机分解法（MOD）在石英衬底上沉积了SrTiO3薄膜。所制备的薄膜是晶格常数为a=b=c=3.90?的多晶结构。通过测量190—1100nm波段内的透射光谱，采用包络方法计算了薄膜的光学常数（折射率n和消光系数k）。结果表明，采用MOD方法制备的薄膜的折射率大于采用射频磁控溅射、溶胶—凝胶和化学气相沉积方法制备的薄膜的折射率；薄膜的折射率色散关系满足单振子模型，其中振子强度S0为0.88′1014m-2，振子能量E0为6.40eV；薄膜的禁带宽度为3.68eV。     

椭偏与光度法联用精确测定吸收薄膜的光学常数与厚度

介绍了一种同时利用椭偏仪和分光光度计精确测量薄膜光学常数的方法, 并详细比较了该方法与使用单一椭偏仪拟合结果的可靠性.采用可变入射角光谱型椭偏仪（VASE）表征了250—1700 nm波段辉光放电法沉积的类金刚石薄膜,研究发现当仅用椭偏参数拟合时,由于厚度与折射率、消光系数的强烈相关性,无法得到吸收薄膜光学常数的准确解.如果加入分光光度计测得的透射率同时拟合,得到的结果具有很好的惟一性.该方法无需设定色散模型即可快速拟合出理想的结果,特别适合于确定透明衬底上较薄吸收膜的光学常数. 关键词： 光学常数 光谱型椭偏仪 吸收薄膜 透射率     

椭偏与光度法联用精确测定吸收薄膜的光学常数与厚度

介绍了一种同时利用椭偏仪和分光光度计精确测量薄膜光学常数的方法, 并详细比较了该方法与使用单一椭偏仪拟合结果的可靠性.采用可变入射角光谱型椭偏仪（VASE）表征了250—1700 nm波段辉光放电法沉积的类金刚石薄膜,研究发现当仅用椭偏参数拟合时,由于厚度与折射率、消光系数的强烈相关性,无法得到吸收薄膜光学常数的准确解.如果加入分光光度计测得的透射率同时拟合,得到的结果具有很好的惟一性.该方法无需设定色散模型即可快速拟合出理想的结果,特别适合于确定透明衬底上较薄吸收膜的光学常数.     

椭偏精确测定透明衬底上吸收薄膜的厚度及光学常数

椭偏仪难以精确测量透明衬底上吸收薄膜光学常数的原因:1)衬底的背面反射光为非相干光, 它的存在会极大的增加拟合难度; 2)衬底光学常数(折射率和消光系数)的差异会影响测量的准确性, 而且会在吸收薄膜的光学常数中表现出来, 需要单独测量其光学常数; 3)厚度与光学常数之间呈现强烈的关联性. 针对以上三个问题, 选择石英玻璃、载玻片、盖玻片和普通浮法玻璃作为研究对象. 采用折射率匹配法消除上述衬底背面反射光的影响. 结果显示, 折射率匹配法能够有效消除折射率在1.43-1.64、波长范围为190-1700 nm波段的石英、浮法玻璃等透明衬底的背面反射光. 之后, 通过拟合椭偏参数ψ和垂直入射时的透过率T₀ 分别得到以上衬底的折射率和消光系数. 拟合得到的结果与文献报道的趋势一致. 最后, 采用椭偏参数和透过率同时拟合的方法(SE+T法)得到类金刚石薄膜(沉积在石英玻璃上)和非晶硅薄膜(沉积在载玻片、盖玻片上)光学常数和厚度的准确解.     

溅射功率对金属锰膜光学性质的影响

采用磁控溅射方法在Si（111）基片上制备金属锰膜,用椭圆偏振光谱在入射光子能量为2.0–4.0 eV范围内研究了溅射功率对薄膜光学性质的影响. 利用德鲁得-洛伦兹色散模型对椭偏数据进行拟合,结果表明在测量范围内随溅射功率增加薄膜的折射率减小;消光系数随入射光子能量增加先增加后减小,在3.0 eV附近处出现极大值,并且极大值所处的位置随溅射功率增加而向低能方向移动,这主要与溅射沉积的锰薄膜的质量有关,且随溅射功率的增加薄膜的消光系数逐渐趋近于金属锰的数值. 研究结果还表明溅射功率的增加减少了薄膜中的空隙,有利于薄膜的生长. 关键词： 磁控溅射 金属锰膜 椭圆偏振光谱 德鲁得-洛伦兹色散模型     

基片温度对PLD制备ZnO薄膜光学常数的影响

光谱椭偏仪被用来研究用脉冲激光沉积方法在Si(100)基片上,温度分别为400,500,600,700 ℃制备的ZnO薄膜的特性。利用三层Cauchy散射模型拟合椭偏参数,计算了每个温度下制备的ZnO薄膜在400~800 nm波长范围内的折射率(n)和消光系数(k)。发现基片温度对光学常数有很大的影响。通过分析XRD表征的晶体结构和 AFM表征的薄膜表面形貌,发现折射率的变化归因于薄膜堆积密度的变化。为了获得具有较好的光学和薄膜质量的ZnO薄膜,相比与其他沉积温度600 ℃或许是最佳的沉积温度。     

Electrical conductivity, optical and metal–semiconductor contact properties of organic semiconductor based on MEH-PPV/fullerene blend

The electrical conductivity, optical and metal–semiconductor contact properties of the MEH-PPV:C₇₀ organic semiconductor have been investigated. The electrical conductivity results show that the MEH-PPV:C₇₀ film is an organic semiconductor. The optical band gap of the film was found to be 2.06 eV and the fundamental absorption edge in the film is formed by the direct allowed transitions. The refractive index dispersion curve of the film obeys the single oscillator model and E_d and E_o dispersion parameters were found to be 10.61 and 3.89 eV, respectively. The electrical characterization of the ITO/MEH-PPV:C₇₀ diode have been investigated by current–voltage characteristics. ITO/MEH-PPV:C₇₀ diode indicates a non-ideal current–voltage behavior with ideality factor n (2.50) and barrier height φ_B (0.90 eV) values.     

用于红外激光防护的高开关率VO2薄膜

采用反应离子束溅射和后退火处理技术在石英玻璃基底上制备了具有纳米粒子的二氧化钒(VO₂)薄膜. 该薄膜具有半导体-金属相变特性,在3 μm处的开关率达到76.6%。 热致相变实验结果给出了准确的最佳退火温度为465 ℃. 仿真、热致相变和光致相变实验都显示VO₂薄膜在红外波段具有很高的光学开关特性. 光电池防护实验结果显示VO₂薄膜将硅光电池的抗干扰能力提升了2.6倍, 证明了VO₂在激光防护中的适用性. 采用连续可调节系统研究得到VO₂在室温条件下的相变阈值功率密度为4.35 W/cm², 损伤阈值功率密度为404 W/cm²。 低相变阈值和高损伤阈值都进一步证明VO₂薄膜适用于激光防护系统。本实验制备的VO₂薄膜在光开关、光电存储器、智能窗等方面也具有广泛的应用价值.     

金红石型二氧化钒的电子结构及光电性质的计算

采用原子簇嵌入模式的电荷自洽离散变分法(SCC-DV-Xα-ECM),对金红石型二氧化钒(VO₂)的电子结构、介电常数、吸收系数、折射率、电导率等光电性质进行计算.得到O的2p能态与V的3d能态杂化形成一个宽带,费米能级在此带内上部.在费米能级下的能级上都占据有电子,此带中有大量电子都可参与导电,因此金红石型VO₂呈现金属性质.介电常数虚部随入射光频率的变化,反映了在0.8 eV能量附近,电子激发以带内跃迁为主,在5~7 eV能量范围,电子激发以带间跃迁为主.折射率和消光系数与已报道的实验结果符合得比较好.并将所得结果与CASTEP软件计算结果对比及分析讨论.     

Determination and analysis of the dispersive optical constants of the 5,5′,6,6′-tetraphenyl-2,2′-bi([1,3]dithiolo[4,5-b][1,4]dithiinylidene)–DDQ complex thin film

The synthesis and optical properties of the 5,5′,6,6′-tetraphenyl-2,2′-bi([1,3]dithiolo [4,5-b] [1,4]dithiinylidene)–2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone (DDQ) complex thin film were investigated by the optical characterization. The optical constants such as refractive index, extinction coefficient and absorption coefficient were determined using the transmittance T(λ) and reflectance R(λ) spectra and the refractive index dispersion was analyzed using single oscillator of Wemple–Didomenico model. The single oscillator energy E₀ and the dispersion energy E_d were calculated. The effect of temperature on refractive dispersion and optical band gap E_g is also discussed. As a result, the annealing temperatures have an important effect on refractive index of thin film.     

Optical constants of Tl4Ga3InSe8 layered single crystals

The optical properties of Tl₄Ga₃InSe₈ layered single crystals have been studied by means of transmission and reflection measurements in the wavelength range of 500–1100 nm. The analysis of the room temperature absorption data revealed the presence of both optical indirect and direct transitions with band gap energies of 1.94 and 2.20 eV, respectively. Transmission measurements carried out in the temperature range of 10–300 K revealed that the rate of change of the indirect band gap with temperature is γ=−4.1×10⁻⁴ eV/K. The absolute zero value of the band gap energy was obtained as E_gi(0)=2.03 eV. The dispersion of the refractive index is discussed in terms of the Wemple–DiDomenico single-effective-oscillator model. The refractive index dispersion parameters: oscillator energy, dispersion energy, oscillator strength and zero-frequency refractive index were found to be 4.10 eV, 23.17 eV, 6.21×10¹³ m⁻² and 2.58, respectively. From X-ray powder diffraction study, the parameters of monoclinic unit cell were determined.     

射频磁控反应溅射制备的Ag2O薄膜的椭圆偏振光谱研究

Ag₂O薄膜在新型超高存储密度光盘和磁光盘方面具有潜在的应用前景.利用射频磁控反应溅射技术, 通过调节衬底温度在沉积气压为0.2 Pa、氧氩比为2:3的条件下制备了一系列Ag₂O 薄膜.利用通用振子模型(包括1个Tauc-Lorentz振子和2个Lorentz 振子)拟合了薄膜的椭圆偏振光谱.在1.5-3.5 eV能量区间,薄膜的折射率在2.2-2.7之间, 消光系数在0.3-0.9之间. 在3.5-4.5 eV能量区间,薄膜呈现了明显的反常色散,揭示Ag₂O薄膜的等离子体振荡频率在 3.5-4.5 eV之间. 随着衬底温度的升高,薄膜的光学吸收边总体上发生了红移, 该红移归结于薄膜晶格微观应变随衬底温度的升高而增大. Ag₂O薄膜的光学常数表现出典型的介质材料特性.     

花状掺杂W-VO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;/ZnO热致变色纳米复合薄膜研究

为解决掺杂引起的二氧化钒薄膜的红外调制幅度下降以及二氧化钒复合薄膜相变温度需要进一步降低等问题, 采用纳米结构、掺杂改性和复合结构等多种机理协同作用的方案, 利用共溅射氧化法, 先在石英玻璃上制备高(002)取向的ZnO薄膜, 再在ZnO层上室温共溅射沉积钒钨金属薄膜, 最后经热氧化处理获得双层钨掺杂W-VO₂/ZnO纳米复合薄膜. 利用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜和变温光谱分析等对薄膜的结构、组分、形貌和光学特性进行了分析. 结果显示, W-VO₂/ZnO 纳米复合薄膜呈花状结构, 取向性提高, 在保持掺杂薄膜相变温度(约39 ℃)和热滞回线宽度(约6 ℃)较低的情况下, 其相变前后的红外透过率差量增加近2倍, 热致变色性能得到协同增强. 关键词： 2')" href="#">VO₂ ZnO W掺杂 热致变色     

掺钨VO_2薄膜的电致相变特性

采用直流磁控溅射与后退火工艺相结合的方法,在掺氟SnO_2(FTO)导电玻璃基底上制备了高质量的掺钨VO_2薄膜,对薄膜的结构、表面形貌和光电特性进行测试,分析了钨掺杂对其相变性能的影响.结果表明,室温下掺钨VO_2薄膜的阈值电压为4.2 V,观察到阈值电压下约有两个数量级的电流突变.随着温度升高,相变的阈值电压降低,且电流突变幅度减小.当施加8 V电压时,分别在不同温度下测试了掺钨VO_2薄膜的透过率.温度为20和50℃时,掺钨VO_2薄膜相变前后的红外透过率差量分别为23%和27%.与未掺杂的VO_2薄膜相比,掺钨VO_2薄膜具有相变温度低、阈值电压低和电阻率小的特点,在高速光电器件中有广阔的应用前景.     

基于二氧化钒宽、窄带可切换的双功能超材料吸收器研究

本文提出了一种宽、窄带可切换的双功能超材料吸收器.在超材料吸收器的结构中,引入了相变材料二氧化钒(VO2),仅利用单个可切换超表面就能实现不同的功能,其不同功能之间的相互转换通过VO2绝缘态和金属态之间的可逆相变特性实现.当VO2处于金属态时,设计的结构可以看作一个超材料宽带吸收器.仿真结果表明,在1.55THz至2....     

激光辐照VO2薄膜温度场分布及透射特性研究

为了探究VO₂薄膜受激光辐照的温度场分布,以及1 064 nm激光直接辐照100 s内至相变的激光功率密度阈值,并比较近红外和中红外波段透过率调制特性差异。首先基于COMSOL建立了薄膜受激光辐照的模型并进行了温度场仿真,然后分别测试了薄膜正反面被不同功率密度的1 064 nm激光辐照100 s内激光透过率随时间响应特性。实验中的VO₂薄膜利用分子束外延法在Al₂O₃基底上制备得到。仿真结果表明,激光功率密度为25 W·mm^-2时,50 nm厚薄膜在被辐照1 ms时间内即达到相变温度。经激光辐照实验发现:50 nm厚的VO₂薄膜正反面受1 064 nm激光直接辐照100 s内至相变的功率密度阈值分别为4.1 W·mm^-2和5.39 W·mm^-2。30 nm厚VO₂薄膜对1 064 nmn激光的透过率调制深度约为13%,对3 459 nm激光透过率调制深度约62%,说明VO₂薄膜对近红外透过率调制特性不明显。