不同波长的激光还原氧化石墨烯的规律

采用可见光波段的488nm、518nm和637nm激光对氧化石墨烯薄膜样品进行光照还原实验,并实时测量还原氧化石墨烯的透过率和电阻率,通过其变化规律表征不同波长的激光对氧化石墨烯还原程度的影响.结果表明:氧化石墨烯的透过率和电阻率在不同波长激光照射下呈现不同的变化规律.采用488nm激光照射时,在激光功率密度很小的条件下,氧化石墨烯即可发生还原反应,还原过程符合光化学还原规律;采用518nm与637nm激光照射时,只有当激光功率密度大于某一阈值时,氧化石墨烯才发生还原反应;激光波长越长,功率阈值越高;还原过程符合光热还原规律.该研究结果可为光还原石墨烯薄膜的图案化工艺改进提供参考和依据.     

光斑尺寸对光学薄膜元件温升的影响

 实验测量了波长1 064 nm， 10 kHz高重复频率激光辐照下在白宝石、石英玻璃、K9基片上制备的Ta₂O₅/SiO₂高反膜的温度变化，有限元分析的结果与实验结果相一致。用ANSYS程序计算了不同光斑直径、相同功率激光和相同功率密度激光辐照下薄膜元件温升的变化。结果表明：相同功率激光辐照光学薄膜元件时，光斑大小只影响激光辐照点的温升，对基板温升没有影响。基板温升只与激光功率有关，激光功率越大，基板温升越大。相同功率密度激光辐照光学薄膜元件时，光斑越大，激光辐照点温度及基板温度均越高。从激光损伤的热效应考虑，小光斑激光辐照时，光学薄膜的激光损伤阈值较高。     

离子辐照对聚苯乙烯低温导电特性的影响

室温下用3MeV的硅离子对聚苯乙烯(PS)进行辐照,对辐照后的样品在室温至液氮温度范围的导电特性进行了测量.结果表明,当辐照剂量在1×1012cm-2附近,PS的室温电阻发生突变.随着温度的降低,PS电阻增大,在低辐照剂量下,电阻在155K附近急剧增加.对于高辐射剂量样品,在较高的温度下呈现热激活导电,在低温下电子通过隧穿传导.分析认为,PS电阻随温度的变化是由于不同剂量辐照离子在聚合物中形成的对电子传导有贡献的导电中心密度不同.通过拟合样品的渗流临界特性,分析了样品电阻随辐照剂量的变化 关键词： 聚苯乙烯 硅离子辐照 低温导电     

1 064 nm激光对氧化铟锡薄膜的损伤研究

 液晶光学器件在激光光束精密控制上具有重要应用前景,氧化铟锡（ITO）薄膜作为液晶光学器件的透明导电电极,是液晶器件激光损伤的薄弱环节。为此,建立了ITO薄膜激光热损伤物理模型。理论计算结果表明：1 064 nm激光对ITO薄膜的损伤主要为热应力损伤;连续激光辐照下,薄膜损伤始于靠近界面的玻璃基底内;脉冲激光辐照下,温升主要发生在光斑范围内的膜层,薄膜损伤从表面开始。利用泵浦探测技术,研究了ITO薄膜的损伤情况,测量了不同功率密度激光辐照后薄膜的方块电阻,结合1-on-1法测定了ITO薄膜的50%损伤几率阈值。实验结果表明：薄膜越厚,方块电阻越小,激光损伤阈值越低;薄膜未完全损伤前,方块电阻随激光功率密度的增加而增大。理论计算与实验结果吻合较好。设计液晶光学器件中的ITO薄膜电极厚度时,应综合考虑激光损伤、透光率及薄膜电阻的影响。     

激光功率密度对相同曝光量下氧化石墨烯还原的影响

采用488nm连续激光在相同曝光量条件下对氧化石墨烯样品进行光照还原实验,并通过透射率和电阻率来表征还原氧化石墨烯的性质.结果表明:在还原过程中,通过透过率和电阻率表征的还原程度呈现相同的变化趋势.此外,还原过程分为两个步骤:达到相对稳定状态之前和达到相对稳定状态.在达到相对稳定状态之前,激光功率密度越低,样品的还原程度越高;但当达到相对稳定的状态后,激光功率密度越高,样品的还原程度越高.基于rGO中含氧官能团的变化,通过光子穿透能力和光对rGO的带隙调制作用对这一现象进行了分析.     

纳秒激光辐照下石英基单层石墨烯的损伤特性北大核心CSCD

采用化学气相沉积法在铜箔基底上生长单层石墨烯,利用湿化学方法将单层石墨烯转移到石英玻璃基底,获得石英基单层石墨烯样品。利用相衬显微镜和扫描电子显微镜,实验研究了单层石墨烯样品在紫外纳秒脉冲激光辐照下的损伤阈值和损伤概率,以及不同辐照通量下的典型微观结构。实验结果表明,单层石墨烯样品对550nm波长光的吸收率约为2.38%,与理论值2.3%接近。在波长为355nm、脉宽为5.8ns的条件下测得激光损伤阈值为78mJ/cm2。当辐照通量低于损伤阈值时,石墨烯样品表面有纳米碳球和碳花形成;当辐照通量等于损伤阈值时,石墨烯样品表面产生明显的多孔碳骨架烧蚀痕迹;当辐照通量高于损伤阈值时,则形成了特定的周期性折叠碳结构。     

纳秒激光辐照下石英基单层石墨烯的损伤特性

采用化学气相沉积法在铜箔基底上生长单层石墨烯,利用湿化学方法将单层石墨烯转移到石英玻璃基底,获得石英基单层石墨烯样品。利用相衬显微镜和扫描电子显微镜,实验研究了单层石墨烯样品在紫外纳秒脉冲激光辐照下的损伤阈值和损伤概率,以及不同辐照通量下的典型微观结构。实验结果表明,单层石墨烯样品对550nm波长光的吸收率约为2.38%,与理论值2.3%接近。在波长为355nm、脉宽为5.8ns的条件下测得激光损伤阈值为78mJ/cm2。当辐照通量低于损伤阈值时,石墨烯样品表面有纳米碳球和碳花形成;当辐照通量等于损伤阈值时,石墨烯样品表面产生明显的多孔碳骨架烧蚀痕迹;当辐照通量高于损伤阈值时,则形成了特定的周期性折叠碳结构。     

铁磁金属薄膜纳米点连接的各向异性磁电阻

首次运用电子束光刻技术和真空沉积技术在硅片表面制备了宽度在20纳米Ni80Fe20薄膜铁磁金属纳米点连接,通过对铁磁金属薄膜纳米点连接样品在不同温度下的磁电阻和I~V的研究,得出宽度在20纳米的铁磁金属薄膜纳米点连接中所观察到的磁电阻现象是各向异性磁电阻,其导电行为主要是金属导体导电行为,受量子化电导作用较小;通过对宽...     

钛酸镧薄膜在1064nm/532nm波长激光辐照下的光学特性

采用热蒸发沉积技术制备了钛酸镧(H4)薄膜,研究了1 064nm和532nm波长激光诱导辐照处理后的薄膜折射率、消光系数、激光损伤阈值和损伤过程变迁.结果表明:采用不同波长的激光辐照H4薄膜后,会使其折射率升高,但升高的幅度不大.用1 064nm的激光辐照处理,可将H4膜的激光损伤阈值从10.2J/cm~2提高到15.7J/cm~2(5脉冲辐照),而532nm激光辐照对样品损伤阈值的提高效果不明显.同一样片,1 064nm激光的损伤阈值远远高于532nm的激光损伤阈值.1064nm激光辐照下,H4薄膜经历了轻微损伤、轻度损伤、重度损伤和极度损伤四个缓慢演变的阶段.而532nm激光辐照下,H4薄膜从未损伤到损伤是一个突变的过程,经历了重度损伤和极度损伤的演变阶段.     

1064nm纳秒激光对石墨烯的损伤效应研究

通过化学气相沉积法制备,并转移到基片得到1~3层石墨烯样品。利用霍尔效应及微区拉曼光谱测量,结合光学显微镜观察,分析了不同层数石墨烯在1064nm纳秒激光辐照下的损伤特性。实验发现1~3层石墨烯的激光损伤阈值依次降低,分别为:单层0.45J/cm2,2层0.34J/cm2,3层0.23J/cm2。激光强度超过阈值时,石墨烯薄膜电阻增大,载流子迁移率降低。通过光学显微镜观察发现局部区域破损,破损区域的拉曼光谱中1580cm-1左右的G峰和2700cm-1左右的2D峰高度比发生变化。实验结果表明1064nm纳秒激光辐照石墨烯主要为剥离作用。     

机械剥离折叠石墨烯粘附与纳米摩擦性质

本文用原子力显微镜研究了空气和氮气两种不同气氛环境下的机械剥离石墨烯粘附力,发现氮气环境下的粘附力更小,且石墨烯边缘的粘附力比内部区域大.在氮气环境下探究了折叠石墨烯粘附力与层数的关系及其摩擦性能,结果表明粘附力与折叠石墨烯层数无明显关系,折叠石墨烯各区域的摩擦性能都远超二氧化硅基底,且单层、单层上折叠、双层以及双层上折叠区域的摩擦系数依次降低,分别为0.049,0.031,0.023和0.021,摩擦力也依次降低,折叠处由于层与层之间的结合力弱于相同层数的石墨烯,摩擦性能有所降低,但未发现粘附力与摩擦力之间的明显关系.在采用尖针和球针测量粘附力时,测量历史不会对后续粘附力产生明显影响.对空气环境下出现的新鲜折叠石墨烯的研究表明新鲜折叠石墨烯的折叠区域摩擦力较未折叠区域显著增大.     

ITO对新型AlGaInP红光LED特性的影响

用真空电子束蒸镀的方法制备氧化铟锡(indiumtin oxide,ITO)薄膜,制作了以300nmITO为窗口层的新型AlGaInP红光LED。在氮气环境下,对LED样品进行了40s快速热退火处理。随着退火温度增加,LED的光强先上升后下降,电压先下降后上升,并且两者都在435℃达到最优值。通过霍尔测试研究退火对ITO薄膜电学特性的影响,发现这是由于ITO在经过435℃退火后,电阻率最小,载流子浓度最大,因而减小了ITO的体电阻和p型欧姆接触电阻,降低了LED工作电压,同时增加了ITO做为电流扩展层的电流扩展效果,提高了LED光强。     

石墨烯在强激光作用下改性的拉曼研究

采用化学气相沉积法制备了不同层数的石墨烯样品.根据石墨烯透过率曲线分析石墨烯样品层数与550 nm处透过率关系的同时,利用拉曼光谱法分析了不同层数石墨烯样品在强激光辐照下的损伤特性.结果表明:单层石墨烯样品经强激光辐照后,G带和2D带均向高频移动;多层石墨烯样品经强激光辐照后只有G带发生了略微的频移;石墨烯样品拉曼光谱G带与2D带强度比值表征了石墨烯的层数,此比值随激光辐照时间的增加而减小,这表明强激光对石墨烯样品具有明显的剥离现象.     

不同工艺制备的高反射薄膜在真空与大气环境下的激光损伤特性

 建立了光学元件在真空环境下的激光损伤测量系统,采用电子束蒸发和离子辅助技术制备了Hf­₂/SiO₂高反射薄膜。对不同工艺制备的薄膜在真空与大气环境下的1 064 nm波长的激光损伤阈值进行了测量,对薄膜的损伤形貌进行了观测。对薄膜的损伤特性研究分析结果表明：薄膜在真空环境中的损伤阈值相对大气环境中有明显下降,其1∶1测试和R1测试损伤阈值下降约30%;两种环境中的薄膜损伤特性也不同,真空环境中损伤阈值的下降可能与热传导的不同有关。     

室温下Pr0.7Ca0.3MnO3薄膜的瞬态光响应特性

在室温下利用波长532 nm,脉冲宽度7 ns的纳秒脉冲激光研究了不同电压和激光能量密度作用下Pr0.7Ca0.3MnO3薄膜的瞬态光响应特性.在激光能量密度为275.16 mJ/cm2时,其最大电阻变化率达到92.3%,响应时间约36 ns.室温下电压变化对薄膜的光响应特性影响不大,而诱导光能量密度的影响则很明显,能量密度越大,电阻变化越大,响应时间越短,并且电阻变化和响应时间均与激光能量密度呈非线性关系.这种光响应来源于薄膜中的光致非稳态绝缘体-金属相变,有望在新型光电器件上获得应用.     

环境气氛压强对熔石英紫外激光损伤阈值的影响

 利用1∶1, S∶1, R∶1方法,测试了不同真空度（10-3～105 Pa）和不同气氛（空气、氮气、氧气）环境下熔石英351 nm激光损伤阈值,测试结果表明,用1∶1, S∶1方法测试得到的阈值在不同气氛压强下几乎相等;R∶1损伤阈值受气压的影响较大,在小于等于10³ Pa气压下,较105 Pa气压的阈值降低28%～41%;但R∶1损伤阈值同气氛的关系不大,在同气压下差别小于10%,在测量值误差范围内。利用50%破坏几率对应的损伤阈值Fth（R∶1）一半的激光能量密度辐照样品,考察其抗多脉冲辐照的能力,分析表明,在同样的能量密度辐照下,10³ Pa空气及氮气环境和105 Pa氮气环境下同样具有高的寿命;而10^-3 Pa高真空环境下其寿命较短,在10^-1 Pa低真空环境下其寿命最短。     

退火处理对ZnO薄膜晶体结构和导电性能的影响

利用直流反应磁控溅射法在硅衬底上沉积C轴择优取向的ZnO晶体薄膜,将该样品进行退火处理,并测量了样品的导电性能,结果显示退火处理可以引起薄膜的重结晶,从而改善薄膜的结晶状况,改变薄膜中的化学配比.退火后样品的薄膜电阻相对较小,增加了薄膜中施主的浓度,增强了薄膜的导电性.     

Sn1-x(In1-yCuy)xO薄膜的合成

利用真空反应蒸发技术,在氧分压约为8.5×10-2Pa、衬底温度为400℃条件下蒸发高纯度的铟、锡和铜,在玻璃衬底上制备出Sn1-x(In1-yCuy)xO薄膜.研究了蒸发源材料质量比不同的样品的薄膜结构、透过率、薄膜的方块电阻和电阻率与温度的关系.实验结果表明,Sn1-x(In1-yCuy)xO透明导电薄膜具有优良的光电特性,而且制备出的Sn1-x(In1-yCuy)xO薄膜中In的含量大大减少,可以成为ITO薄膜的潜在替代材料.     

快速热处理制备相变氧化钒薄膜及其特性研究

采用直流对靶磁控溅射在Si<100>基底上沉积金属V薄膜, 然后分别在纯氧气环境和纯氮气环境下进行快速热处理制备具有 金属-半导体相变特性的氧化钒(VO_X)薄膜, 热处理条件分别为纯氧气环境下430℃/40 s, 450℃/40 s, 470℃/40 s, 450℃/30 s, 450℃/50 s, 纯氮气环境下500℃/15 s. 用X射线衍射仪、X射线光电子能谱、原子力显微镜 和扫描电子显微镜对薄膜的结晶结构、钒的价态和组分以及微观形貌进行分析. 利用四探针薄膜电阻测量方法和THz时域频谱技术分析薄膜的电学特性和光学特性. 结果表明: 金属V薄膜经过纯氧气环境450℃/40 s快速热处理 后形成了具有低相变特性的VO_X薄膜, 升温前后薄膜方块电阻变化幅度达到两个数量级, THz透射强度变化幅度较小. 为了提高薄膜的相变特性, 对制备的VO_X薄膜采用纯氮气环境500℃/15 s快速热处理, 薄膜的相变特性有了明显提升, 相变前后方块电阻变化达到3个数量级, THz透射强度变化达到56.33%.     

下电极对ZnO薄膜电阻开关特性的影响

本文采用直流磁控溅射法在三种不同的下电极(BEs)上制备了ZnO薄膜, 获得了W/ZnO/BEs存储器结构. 研究了不同的下电极材料对器件电阻开关特性的影响. 研究结果表明, 以不同下电极所制备的器件都具有单极性电阻开关特性. 在低阻态时, ZnO薄膜的导电机理为欧姆传导, 而高阻态时薄膜的导电机理为空间电荷限制电流. 不同下电极与ZnO薄膜之间的肖特基势垒高度对电阻开关过程中的操作电压有较大的影响, 并基于导电细丝模型对不同下电极上ZnO薄膜的低阻态阻值及reset电流的变化进行了解释. 关键词： ZnO薄膜 电阻开关 下电极