相变前后VO2薄膜光学性质的研究

测量了玻璃、熔融石英及蓝宝石衬底上VO2 薄膜变温过程的红外透过率谱 ,对样品相变前后的光学性质进行了研究。特定温度下VO2 薄膜发生相变 ,其光学性质随之发生突变。不同衬底、不同制作工艺影响相变发生的温度以及相变前后光学性质的变化量。蓝宝石衬底上磁控溅射所得的VO2 膜 5 μm处透过率的减小量ΔT为 70 % ,相对变化ΔT TRT为 94 % ,玻璃衬底上磁控溅射所得的VO2 膜 2 5 μm处ΔT =6 4 2 % ,而ΔT TRT高达 98% ,接近于 1。     

表面修饰的TiO2半导体超微粒子的光学性质

本文研究了表面修饰的TiO2半导体超微粒子的光学性质,指出TiO2半导体超微粒子表面与其表面修饰的有机分子之间的强化学健作用,明显地改变了半导体超微粒子的光学性质,在其带隙间形成了新的表面态能级(2.22eV).     

电子束蒸发TiO2薄膜的光学特性

研究了不同工艺参数条件下，电子束蒸发TiO2薄膜的光学特性。在正交实验的基础上，利用离子束辅助沉积技术，获得了影响TiO2薄膜折射率的主要因素．得到了TiO2薄膜的折射率随氧气分压的关系。对离子氧和分子氧两种情况下TiO2薄膜的折射率进行了比较．得到了TiO2薄膜的折射率与沉积速度的关系，并给出了TiO2薄膜的红外吸收光谱。     

第一性原理计算C掺杂金红石型TiO2的磁性和光学性质

本文运用第一性原理GGA+U方法计算了C元素单/双掺杂金红石型TiO2的电子结构、磁性和光学性质. 结果表明, C掺杂体系的晶格发生畸变和体积相应增大。单掺杂体系的磁矩为1.3 μB, 磁矩主要归因于杂质态引起的自旋电荷密度不平衡, 杂质态主要由C-2p、O-2p 和Ti-3d的态电子构成, 且它们之间存在明显的杂化现象. 双掺杂体系中C原子之间的反铁磁性耦合比铁磁性耦合更加稳定, 但其磁矩为零. 另外, 随着掺杂浓度的增大, 掺杂体系的带隙由2.58 eV增大到3.4 eV, 且在可见光区域的光吸收效率明显增大. 这表明带隙的减小可能不是光谱吸收增强的主要因素, 而带隙中的杂质态极大地影响了光谱吸收效率.     

有效介质近似在Cu-MgF2复合纳米颗粒薄膜光学性质中的适用性研究

采用射频磁控共溅射技术制备了Cu体积分数分别为15%和30%的Cu-MgF2复合纳米颗粒薄膜。透射电镜形貌图像表明,薄膜由不同形状的Cu晶态纳米微粒镶嵌于主要为非晶态的MgF2陶瓷基体中构成。用椭偏光谱技术计算得到Cu-MgF2复合薄膜在270~830 nm波段的光学常数谱。用考虑颗粒形状效应的有效介质近似计算得到Cu-MgF2复合薄膜在相同波段的光学常数谱。把两样品的透射电镜形貌图像与光学常数理论谱、实验谱相结合,分析讨论了Cu-MgF2复合薄膜的光学特性。结果表明:去极化因子取值0.33的麦克斯韦噶尼特(Maxwell-Garnett)模型可以较好地解释Cu体积分数为15%的Cu-MgF2复合薄膜的光学性质,而去极化因子取值0.6的布鲁格曼(Bruggeman)模型可以较好地解释Cu体积分数为30%的Cu-MgF2复合薄膜的光学性质。     

La-N共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构及光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法对锐钛矿相TiO2、La单掺杂及La-N共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构进行计算,分析La单掺杂及La-N共掺杂对锐钛矿相TiO2的晶体结构、能带、态密度、差分电荷密度和光吸收性质的影响. 结果表明,掺杂后TiO2的晶格发生畸变,原子间键长的变化使晶格发生膨胀;掺杂后TiO2的禁带宽度减小,并在禁带中引入杂质能级,导致TiO2的吸收图谱产生红移现象;与La单掺杂相比,La-N共掺杂锐钛矿相TiO2的红移程度增强.     

氧气分压对TiO2薄膜结构、磁性及输运性质的影响

采用脉冲激光沉积技术在LaAlO_3(100)基片上制备了TiO_2薄膜,研究了氧气分压对薄膜结构、磁性与输运性质的影响.结构测量表明,TiO_2薄膜的结构与沉积过程中的氧气分压有关,氧气分压的增大有利于薄膜向锐钛矿相转变.磁性测量表明,在较高的氧气分压下制备的TiO_2薄膜表现为顺磁性,在较低氧气分压下制备的TiO_2薄膜表现出明显的室温铁磁性,其铁磁性与氧空位有密切关系.输运测量进一步表明,TiO_2薄膜表现为半导体导电特性,在具有铁磁性的薄膜中还观察到了低温磁电阻效应.     

基片温度和退火对DdIn2O4薄膜光学性质和载流子浓度的影响

对射频反应性溅射Cd-In合金靶制备的透明导电CdIn2O4薄膜，研究了基片温度及沉积后在氩气流中退火对薄膜的透射、反射和吸收光谱，光学常数和载流子浓度的影响。结果表明：提高基片温度减少了薄膜的载流子浓度，退火增加了薄膜的载流子浓度。随着基片温度提高，薄膜折射率n和消光系数κ的短波峰将逐渐蓝移，而退火使其出现红移。基片温度和退火对薄膜光学常数的影响与其对薄膜载流子浓度的影响是一致的。在制备CdIn2O4这样一种对于沉积方法和沉积条件极为敏感的透明导电薄膜的沉积过程中，这一现象对于实时监控具有极为重要的意义。     

溅射工艺参数对AgInSbTe相变薄膜光学性质的影响

采用射频磁控溅射工艺,在K9玻璃片上用Ag-In-Sb-Te合金靶制备了相变薄膜,对沉积态薄膜在300℃下进行了热处理,测量了薄膜的光学性质。通过改变本底气压,溅射气压及溅射功率,研究了工艺参数对薄膜光学性质的影响,实验表明,本底气压,溅射气压及射功率综合决定了AgInSbTe薄膜的光学性质,对AgInSbTe薄膜的制备,选择较高的本底真空度,适当的溅射气压及溅射功率是非常重要的。     

金红石结构TiO2结构和热力学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法以及准谐德拜模型研究了金红石TiO2的结构和热力学性质。常温常压下所计算的晶格常数、体弹模量及其对压强的一阶导数与实验值和其他理论计算结果相符的较好。另外,我们还计算了体弹模量、热膨胀系数、热容与温度和压强的关系。     

keV 质子辐照对Kapton/Al光学性能的影响

采用空间综合辐照设备对Kapton/Al薄膜进行了质子辐照地面模拟试验,选取质子能量90 keV,辐照通量5.0×1011 cm12·s-1。通过辐照前后光谱反射系数的变化考察了实验样品的光学性能退化特征。借助于反射光谱和紫外-可见吸收光谱和傅里叶转换红外光谱分析技术分析了辐照后Kapton/Al光学性能的退化机理。研究结果表明：辐照过程中样品表面发生了复杂的化学反应,随着辐照剂量的增加光能隙逐渐减小,Kapton吸收曲线的末端边缘发生红移并且在可见光区吸收强度增加。     

二氧化钛多孔膜的UV-Vis光谱与光催化性能研究

以钛酸四丁酯(Ti(OBu)4)、乙醇胺(MEA)、聚乙二醇(PEG)和无水乙醇为反应体系,采用溶胶-凝胶法制备了TiO2溶胶并通过浸渍提拉法制得了TiO2多孔膜,用UV-Vis,XRD和AFM对制得的多孔膜进行了表征,讨论了薄膜的紫外-可见透过光谱随着薄膜层数的变化规律以及其与膜厚的关系,结果表明在本实验条件下薄膜转移得很均匀,每层膜厚度约为60nm。多孔膜的光催化测试结果表明,随着薄膜层数的增加,光催化活性也逐渐增强,10层多孔膜的光催化活性最高。     

缺陷对HfO2薄膜的激光弱吸收与损伤阈值的影响

激光弱吸收是导致光学薄膜损伤的重要原因。在(5~43)mPa的氧分压下制备并测试了一组HfO2薄膜。实验发现,当氧分压小于20mPa时,薄膜弱吸收越大,损伤阈值越低;当氧分压大于20mPa时,薄膜的损伤阈值与弱吸收并不一一对应,具有较高弱吸收的薄膜可能同时具有较高的损伤阈值。建立了缺陷模型,采用有限元法模拟了缺陷对弱吸收测量和损伤阈值测量的影响,分析了缺陷尺寸、密度、吸收系数对弱吸收和损伤阈值的影响。研究结果显示,吸收系数高于薄膜1 000倍的缺陷可以降低薄膜的损伤阈值1 000倍,却并不影响薄膜的弱吸收。缺陷对HfO2薄膜的激光弱吸收与损伤阈值测试有完全不同的影响,是导致某些薄膜弱吸收与损伤阈值背离的原因。     

记录薄膜Te—In—Sb光学性质的研究

采用高频溅射方法制成Te-In-Sb系统的非晶态薄膜.系统的研究了不同组分薄膜的透射、反射谱,及其在结晶过程中的变化.用透射电镜研究了Te-In-Sb薄膜的结构和晶化过程.分析了组分对薄膜的吸收系数、介电常数、光学能隙等光学性质的影响.并由此综合评价了Te-In—Sb系统中比较适合作为光盘介质的组成.     

紫外光辐照对TiO2薄膜光学性能的影响

 采用电子束热蒸发技术在不同工艺下制备了TiO2薄膜,利用椭偏仪和分光光度计研究了紫外光辐照后薄膜光学特性的变化。实验结果表明：不同工艺下制备的TiO2薄膜经相同条件的紫外光辐照后,其折射率均有所下降,折射率的变化量随着沉积速率上升、基底温度上升、工作真空度下降分别有增大的趋势。薄膜的透射率在紫外光辐照后有一定下降。相同工艺条件下制备的TiO2薄膜,其折射率随着辐照时间的增加,先迅速降低,随后又有所增加,但均低于辐照前薄膜的折射率。     

Microstructure and optical properties of nitrogen-doped ZnO film

The nitrogen doping of ZnO film deposited by the magnetron sputtering method is subsequently realized by the hydrothermal synthesis method.The nitrogen-doped ZnO film is preferably(002) oriented.With the increase of hexamethylenetetramine(HMT) solution concentration,the average grain size of the film along the 002 direction almost immediately decreases and then monotonously increases,conversely,the lattice strain first increases and then decreases.The structural evolution of the film surface from compact and even to sparse and rough is attributed to the enhanced nitrogen doping content in the hydrothermal process.The transmission and photoluminescence properties of the film are closely related to grain size,lattice strain,and nitrogen-related defect arising from the enhanced nitrogen doping content with HMT concentration increasing.     

氮气退火对二氧化钛薄膜光学性能的影响

 提出了一种利用离子注入和后续退火制备氮掺杂TiO₂薄膜的方法。首先在室温下向石英玻璃中注入Ti离子,随后在氮气中退火到900 ℃,从而制备了氮掺杂的玻璃基TiO₂薄膜。SRIM2006程序模拟和卢瑟福背散射谱（RBS）研究表明注入离子从样品表面开始呈高斯分布,实验结果和模拟结果吻合很好。X射线光电子能谱（XPS）研究结果表明注入态样品中形成了金属Ti和TiO₂,900 ℃退火后金属Ti转变成TiO₂,同时N原子替代少量的晶格O原子形成了O－Ti－N化合物。紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）结果显示,当退火温度至500 ℃时,在吸收光谱中开始出现TiO₂的吸收边,随退火温度升高到900 ℃,由于O－Ti－N化合物形成,TiO₂的吸收边从3.98 eV红移到3.30 eV,TiO₂吸收边末端延伸到可见光区,在可见光区的吸收强度明显增加。     

氮气退火对二氧化钛薄膜光学性能的影响

提出了一种利用离子注入和后续退火制备氮掺杂TiO2薄膜的方法。首先在室温下向石英玻璃中注入Ti离子,随后在氮气中退火到900 ℃,从而制备了氮掺杂的玻璃基TiO2薄膜。SRIM2006程序模拟和卢瑟福背散射谱（RBS）研究表明注入离子从样品表面开始呈高斯分布,实验结果和模拟结果吻合很好。X射线光电子能谱（XPS）研究结果表明注入态样品中形成了金属Ti和TiO2,900 ℃退火后金属Ti转变成TiO2,同时N原子替代少量的晶格O原子形成了O－Ti－N化合物。紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）结果显示,当退火温度至500 ℃时,在吸收光谱中开始出现TiO2的吸收边,随退火温度升高到900 ℃,由于O－Ti－N化合物形成,TiO2的吸收边从3.98 eV红移到3.30 eV,TiO2吸收边末端延伸到可见光区,在可见光区的吸收强度明显增加。     

Cr和C共掺TiO_2的电子结构和光学性质的研究

利用第一性原理计算,研究了Cr与C共掺锐钛矿型TiO_2的能带的结构,态密度和光学性质.我们构建了两种不等价的Cr与C紧邻共掺体系:CrC_1-TiO_2和CrC_2-TiO_2.CrC_1-TiO_2体系在价带上方出现了主要由C-2p轨道和Cr-3d轨道耦合成的子带.同时,由于姜-泰勒变形效应,Cr-3d轨道的t_(2g)轨道进一步分裂的成Cr-3d_(yz)轨道在导带底形成附加带,有效带隙较纯TiO_2相比变窄了0.84eV.CrC_2-TiO_2体系带隙中有深带隙态存在,由于深间隙态的存在,价带顶到深带隙的能量宽度为0.84eV,电子从价带顶转移到导带底的所需要的能量将大大减小.最后,我们对纯TiO_2和Cr与C紧邻共掺TiO_2的光学特性进行了计算.结果显示Cr与C共掺TiO_2的光学吸收谱都有很好的可见光区域分布,大大提高了太阳光的利用率.     

First-principle study on optical properties of N-La-codoped anatase TiO

The electronic structures, deformation charge density, dipole moment, and optical properties of N-La-codoped anatase titanium dioxide (TiO2) are studied using the plane-wave ultrasoft pseudopotential method based on the density functional theory (DFT). The optical properties of two-ion-doped TiO2 are analyzed via electronic structures, deformation charge density, and dipole moment. For the model of N-La-doped TiO2 , a smaller atom fraction of N and La atoms induces better optical properties. The absorption edges of two doped TiO2 models redshift to the visible-light region.