用连续化学气相沉积法制取Nb_3Ge的研究

本文报道了用快速多层沉积的CVD方法连续制备Nb_3Ge超导带的初步研究结果.用H_2还原气态的NbCI_4和GeCI_2,在带速为15—23m/hr·的加热基体(Hastelloy B)上沉积出Nb_3Ge.已制出带宽2.5mm、沉积层每边厚5μm、A15 Nb_3Ge含量占大部份的样品,其T_c(起始)达到21.0K,T_c(中点)为19.0K,在4.2K和4T场强下,I_c和J_c(Nb_3Ge)分别为115A和4.6×10~5A/cm~2.对改进连续CVD法制备实用化Nb_3Ge带的某些工艺问题进行了讨论.     

基于Si掺杂Sb2Te3薄膜的相变存储器研究

采用磁控三靶(Si,Sb及Te)共溅射法制备了Si掺杂Sb2Te3薄膜,作为对比,制备了Ge2Sb2Te5和Sb2Te3薄膜,并且采用微加工工艺制备了单元尺寸为10μm×1Oμm的存储器件原型来研究器件性能.研究表明,Si掺杂提高了Sb2Te3薄膜的晶化温度以及薄膜的晶态和非晶态电阻率,使得其非晶态与晶态电阻率之比达到106,提高了器件的电阻开/关比;同Ge2Sb2Te5薄膜相比,16at%Si掺杂Sb2Te3薄膜具有较低的熔点和更高的晶态电阻率,这有利于降低器件的RESET电流.研究还表明,采用16at%Si掺杂Sb2Te3薄膜作为存储介质的存储器器件原型具有记忆开关特性,可以在脉高3V、脉宽500 ns的电脉冲下实现SET操作,在脉高4 V、脉宽20 ns的电脉冲下实现RESET操作,并能实现反复写/擦,而采用Ge2Sb2Te5薄膜的相同结构的器件不能实现RESET操作.     

Er3+/Tm3+共掺杂Ga5Ge20Sb10S65玻璃的发光特性及能量传递

采用高温熔融急冷法制备了系列Er3+/Tm3+共掺杂的Ga5Ge20Sb10S65玻璃,测试了样品的吸收光谱,以及分别在980 nm和800nm LD激发下样品的荧光光谱.运用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在Ga5Ge20Sb1oS65玻璃中的强度参数Ω(i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A和辐射寿命τ等光...     

采用AI／TaN叠层电极提高Si基GePIN光电探测器的性能

金属与Ge材料接触由于存在强烈的费米钉扎效应,导致金属电极与n型Ge接触引入较大的接触电阻,限制了si基Ge探测器响应带宽．本文报道了在SOI衬底上外延Ge单晶薄膜并制备了不同台面尺度的GePIN光电探测器．对比了电极分别为金属Al和A1／TaN叠层的具有相同器件结构的SOI基GePIN光电探测器的暗电流、响应度以及响应带宽等参数．发现在Al与Ge之间增加一薄层TaN可有效减小n型Ge的接触电阻,将台面直径为24um的探测器在1．55um的波长和-1V偏压下的3dB响应带宽提高了4倍．同时,器件暗电流减小一个数量级,而响应度提高了2倍．结果表明,采用TaN薄层制作金属与Ge接触电极,可有效钝化金属与Ge界面,减轻费米钉扎效应,降低金属与n-Ge接触的势垒高度,因而减小接触电阻和界面复合电流,提高探测器的光电性能．     

靶压对磁控溅射GeC薄膜折射率的影响

采用磁控溅射技术,以碳氢气体和氩气为工作气体,在Ge基底上制备了GeC薄膜。研究了靶压对薄膜折射率的影响,发现在较高的靶压下制备的GeC薄膜具有较低的折射率,而在较低的靶压下则得到了高折射率的薄膜。通过控制溅射靶压,制备了折射率在2．5～3．8之间可变的GeC薄膜。利用拉曼光谱研究了GeC薄膜的结构。薄膜样品的硬度测试表明,较低折射率的GeC薄膜具有较高的硬度。     

基于Ge2Sb1.5Bi0.5Te5可饱和吸收体的锁模光纤激光器

Ge2Sb1.5Bi0.5Te5薄膜具有宽光谱吸收和高稳定性的特点.在金镜上采用磁控溅射制备了40 nm厚的Ge2Sb1.5Bi0.5Te5薄膜,将其在150℃下退火20 min,退火后Ge2Sb1.5Bi0.5Te5由非晶态转变为晶态.测试发现晶态Ge2Sb1.5Bi0.5Te5可饱和吸收体的调制深度提高到了原来的1...     

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     

退火处理对W:Bi4Ge3O12和Bi12GeO20晶体发光性能的影响

通过提拉法制备了W:Bi4 Ge3 O12和Bi12GeO20晶体,测试了晶体的吸收光谱、光致发光谱和发光衰减时间等.W:Bi4 Ge3 O12的可见光发光强度比纯Bi4 Ge3 O12有所增强,而且N2中退火处理对W:Bi4Ge3O12发光有进一步增强作用.Bi12GeO20在N2中退火处理后在745 nm附近有发光...     

退火对Ge诱导晶化多晶Si薄膜结晶特性的影响

本文采用磁控溅射法, 衬底温度500 ℃下在硅衬底上分别制备具有Ge填埋层的a-Si/Ge 薄膜和a-Si薄膜, 并进行后续退火, 采用Raman光谱、X射线衍射、原子力显微镜及场发射扫描电镜等对所制薄膜样品进行结构表征. 结果表明, Ge有诱导非晶硅晶化的作用, 并得出以下重要结论: 衬底温度为500 ℃时生长的a-Si/Ge薄膜, 经600 ℃退火5 h Ge诱导非晶硅薄膜的晶化率为44%, 在相同的退火时间下退火温度提高到700 ℃, 晶化率达54%. 相同条件下, 无Ge填埋层的a-Si薄膜经800 ℃退火5 h薄膜实现晶化, 晶化率为46%. 通过Ge填埋层诱导晶化可使在相同的条件下生长的非晶硅晶薄膜的晶化温度降低约200 ℃. Ge诱导晶化多晶Si薄膜在Si(200)方向具有高度择优取向, 且在此方向对应的晶粒尺寸约为76 nm. 通过Ge诱导晶化制备多晶Si薄膜有望成为制备高质量多晶Si薄膜的一条有效途径.     

低温等离子体增强化学气相沉积法制备Ge反opal三维光子晶体及其光学性能

通过溶剂蒸发对流自组装法制备SiO2三维有序胶体晶体模板,采用等离子体增强化学气相沉积法在200℃低温条件下填充高折射率材料Ge,获得了Ge反opal三维光子晶体.实现了低于GeH4热分解温度的低温填充.通过扫描电镜、X射线衍射仪和傅里叶变换显微红外光谱仪对Ge反opal的形貌、成分和光学性能进行了表征.结果表明:沉积得到无定型态Ge,退火后形成多晶Ge,Ge在SiO2微球空隙内填充致密均匀.Ge反opal的反射光谱有明显的光学反射峰,表现出光子带隙效应,其带隙中心波长为1650nm和2640nm,测试的光学性能与理论计算基本符合.采用SU-8光刻胶薄膜也进行了Ge沉积,证实了SU-8模板可以耐受这一沉积温度.低温沉积降低了Ge的填充温度,可以直接采用不耐高温的高分子材料作为初始模板,单次复型制备得到多种构型的完全带隙三维光子晶体.     

YbF3沉积速率对红外激光薄膜表面缺陷的影响

 在介绍了薄膜缺陷的特点及成因的基础上，分析了YbF₃沉积速率对红外激光薄膜表面缺陷密度的影响，得出了镀制激光薄膜所需的合适速率。结果表明：薄膜表面缺陷主要以节瘤缺陷与陷穴缺陷为主，其缺陷密度随YbF₃沉积速率的减小基本表现为减小的趋势，当ZnS沉积速率约为0.2 nm/s，YbF₃沉积速率约为0.4 nm/s时，可得到比较满意的激光薄膜，薄膜表面缺陷密度仅为0.000 675。     

热蒸发YbF3薄膜的机械特性

 实验研究了热蒸发YbF₃薄膜在大气中的应力和附着力。利用Veeco干涉仪,测试了各种工艺条件下单层YbF₃薄膜的应力。结果发现:YbF₃薄膜的残余应力为张应力,热应力在残余应力中的比重较大;沉积方式对薄膜应力的影响不大;薄膜应力在大气中有一个释放的过程。热处理后,YbF₃薄膜应力增大。     

DF化学激光窗口低损耗增透膜

 表述了DF激光波段采CaF₂和硅窗口减反射膜系的结果。分析了设计多层AR膜的方法并给出用ZnSe/YbF₃材料组合的双层和五层AR膜系。计算了各种膜系的理论性能。研究了膜层淀积工艺技术,对于CaF₂和硅窗口,在DF激光波段实验透过率分别为99.54%和99.8%,镀AR膜CaF₂窗口能承受4.3kW/cm²的连续波DF激光辐射。     

High efficiency antireflection coating in MWIR region (3.6–4.9 μm) simultaneously effective for Germanium and Silicon optics

Antireflection coatings have critical importance in thermal imaging system working in MWIR region (3–5 μm) since optics of high refractive index materials are used. Germanium (Ge) and Silicon (Si) optics are used extensively in the MWIR thermal systems. In this paper a study has been carried out on the design and fabrication of multi-substrate antireflection coating effective for Germanium and Silicon optics in MWIR (3.6–4.9 μm) region. The wave band 3.6–4.9 μm is chosen for the reported work because detector system used in MWIR region has a band selection filter effective in the same wavelength region and atmospheric transmission window in MWIR region is effective in 3–5 μm spectral band. Comprehensive search method was used to design the multilayer stack on the substrate. The coating materials used in the design were Germanium (Ge), Hafnium oxide (HfO₂) and Y-Ba-Fluoride (IR-F625). The fabrication of coating was made in a coating plant fitted with Cryo pump system and residual gas analyzer (RGA). The evaporation was carried out at high vacuum (2–6 × 10^?6 mbar) with the help of electron beam gun system and layer thicknesses were measured with crystal monitor. The result achieved for the antireflection coating was 98.5% average transmission in 3.6–4.9 μm band for Germanium and Silicon optics. This work will be helpful in reducing the plant operation time, material and power consumption, as two different kinds of optics are simultaneously coated in a single coating cycle.     

人眼安全激光测距与红外成像滤光膜的研制

从人眼安全的角度,设计并制备了对1 064 nm激光抑制并可用于1 550 nm激光测距以及3 m～5 m波段红外成像的滤光膜。选用ZnS、YbF3作为膜料组合、多光谱ZnS作为基底,利用薄膜设计软件对薄膜进行了优化设计。膜系设计通过合理的厚度控制和膜层安排,来增强薄膜的机械强度。滤光膜的制备采用了电子束沉积技术,通过离子辅助沉积和真空退火处理技术,进一步提高滤光膜的牢固性。光谱测试表明:在1 064 nm处的透射率仅为0.5%,1 550 nm处的透过率为99.3%,3 m～5 m波段的平均透过率大于96%,经分析YbF3的折射率在薄膜沉积过程中有所提高,但是对光谱曲线影响不大;可靠性测试表明:滤光膜能够耐受恶劣的环境考验,满足使用要求。     

速调管矩形波导窗的研究

 运用微波等效电路（微波网络）的方法，研究了大功率速调管矩形波导输出窗的转移矩阵，根据微波无反射条件求解窗的最佳尺寸。利用3维电磁场计算软件ISFEL3D进行精确模拟。将微波等效电路方法的计算结果与ISFEL3D的模拟结果和实验结果相比较，得出结论：运用微波等效电路方法对矩形波导输出窗进行设计，理论较为简单，编程容易实现，计算速度很快，便于参数调整，且计算结果与实际测量误差较小，适合应用于速调管矩形波导输出窗设计的初步阶段。     

中红外光参变振荡器在高反射率测量中的应用

根据光腔衰荡光谱技术(CRDS)原理,使用中红外光参变振荡器(OPO)为光源建立了直腔与折叠腔相结合的中红外波段3.6 μm 反射率测量实验装置,用于研究中红外波段的高反射膜反射率,测试精度为10-4。使用直型衰荡光腔测试了三对不同薄膜材料设计镀制的高反射腔镜的反射率,并选择了一对腔镜用于实验装置中。采用该装置精确测试了不同薄膜材料镀制的高反射膜的反射率,包括YbF3/ZnS,YbF3 /ZnSe多层膜,以及由银加保护膜镀制的反射镜。研究表明,中红外波段介质膜的反射率可达到R>0.9990,其中由YbF3/ZnSe镀制在硅基底上的多层介质膜3.6 μm反射率可达到99.96％。     

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。     

Photon regeneration experiment for axion search using x-rays

In this Letter we describe our novel photon regeneration experiment for the axionlike particle search using an x-ray beam with a photon energy of 50.2 and 90.7 keV, two superconducting magnets of 3 T, and a Ge detector with a high quantum efficiency. A counting rate of regenerated photons compatible with zero has been measured. The corresponding limits on the pseudoscalar axionlike particle-two-photon coupling constant is obtained as a function of the particle mass. Our setup widens the energy window of purely terrestrial experiments devoted to the axionlike particle search by coupling to two photons. It also opens a new domain of experimental investigation of photon propagation in magnetic fields.     

Er∶YbF3转光薄膜的制备及衬底温度对其光学性能的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)衬底上成功制备了具有上下转换的Er∶YbF₃转光薄膜。研究发现,所制备的Er∶YbF₃转光薄膜实现了上下转换两种机制的结合,能有效地把紫外光和红外光转换到非晶硅太阳能电池最佳响应范围内的656 nm处。进一步分析了衬底温度对薄膜相结构及光学性能影响的物理机制。当衬底温度高于500 ℃时,薄膜会随着温度的升高而结晶性变强,但有杂相生成。研究结果表明,Er∶YbF₃转光薄膜的光学性能在衬底温度为500 ℃时最佳,有望应用到非晶硅太阳能电池上使其光电效率提高。