脉冲准分子激光淀积薄膜的实验研究

利用两种脉宽 (30ns,5 0 0fs)的KrF准分子激光展开了淀积类金刚石薄膜的实验研究 ,并且成功地制备了大面积不含氢成分的HF DLC薄膜 ,运用时空分辨的等离子体发射光谱诊断系统和离子探针系统研究了等离子体特性对薄膜性能的影响。尝试了利用准分子激光制备非晶硅薄膜 ,研究了实验参数对非晶硅薄膜制备的影响 ,并分析了制备具有良好电学和光学性能的非晶硅薄膜的条件     

XeCl（308nm）脉冲准分子激光淀积类金刚石薄膜

利用ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）脉冲准分子激光淀积技术在功率密度５×１０８Ｗ／ｃｍ２、室温、真空度１０－３Ｐａ的条件下，制备出不含氢成分的类金刚石薄膜，研究了类金刚石薄膜的特性及其随制备工艺条件的变化规律。研究了激光诱导的碳等离子体发射光谱，探讨了类金刚石薄膜的形成机理。     

脉冲激光晶化超薄非晶硅膜的分子动力学研究

利用准分子脉冲激光晶化非晶硅薄膜是制备高密度尺寸可控的硅基纳米结构的有效方法之一.本文将脉冲激光对非晶硅超薄膜的影响处理为热传导问题,采用了基于Tersoff势函数的分子动力学方法模拟了在非晶氮化硅衬底上2.7 nm超薄非晶硅膜的脉冲激光晶化过程.研究了不同激光能量对非晶硅薄膜晶化形成纳米硅的影响,发现在合适的激光能量窗口下,可以获得高密度尺寸可控的纳米硅薄膜,进而模拟了在此能量作用下非晶硅膜中成核与生长的机理与微观过程,并对晶化所获得的纳米硅薄膜的微结构进行了分析. 关键词： 非晶硅 分子动力学 脉冲激光晶化     

脉冲激光晶化非晶硅薄膜的有限差分模拟

 根据热传导原理,建立了脉冲激光晶化非晶硅薄膜的理论模型。运用有限差分方法研究了不同激光波长、能量密度等因素对薄膜温度变化及相变过程的影响。计算了不同波长激光器对厚度500 nm非晶硅晶化的阈值能量密度。结果发现,准分子晶化的阈值能量密度最低,但是在同样的能量密度下,熔融深度却不及使用更长波长的激光器。计算并分析了升高衬底温度对结晶速度和晶粒尺寸的影响,模拟结果较好地验证了实验结论和规律。     

准分子激光等离子体开关控制脉宽研究

 利用准分子激光等离子体技术，在紫外预电离XeCl准分子激光器上获得了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。实验中分析了聚焦到薄膜表面的光束能量密度对所产生的等离子体密度的影响，并对不同等离子体密度及维持时间情况下脉冲压缩效果进行了讨论，给出了激光器谐振腔在稳定腔及非稳腔两种工作方式下的实验结果。激光器在稳定腔工作时，脉宽可压缩至2.87 ns；采用非稳腔结构时，在脉冲能量不变情况下减小聚焦光斑面积，提高入射到薄膜表面的能量密度，得到了最短1.58 ns的短脉冲激光输出。该技术适用于任何其它准分子器件。     

PLD法制备PZT-YBCO结构的铁电薄膜的研究

本文利用脉冲准分子激光在LaAlO3单晶基片上淀积了YBCO和Zr/Ti为94/6的PZT铁电薄膜,并通过高频溅射将Pt蒸镀在PZT薄膜上作为上电极;用X射线衍射表征了该多层膜的晶相结构,测量了PZT的铁电性能和介电特性,讨论了PZT/YBCO薄膜的制备工艺,以及工艺条件对晶相结构和薄膜性能的影响.     

非晶硅薄膜太阳能电池的紫外激光刻蚀工艺

为提高电池的光电转换效率,通过改善激光刻蚀工艺,采用355 nm紫外纳秒激光分别进行了ZnO:Al薄膜（AZO）刻蚀（P1）、非晶硅薄膜（-Si）刻蚀（P2）和背电极刻蚀（P3）研究。采用万用表测量P1隔离电阻,采用电子扫描显微镜（SEM）和三维激光扫描仪测量刻槽的微结构和三维成像,激光拉曼散射光谱检测非晶硅薄膜刻蚀边缘的晶化。实验结果表明,当刻蚀速度600 mm/s,重复频率40 kHz,功率1.74 W的紫外激光刻蚀ZnO:Al薄膜时,刻槽的隔离效果最佳,达20 M; 紫外激光刻蚀能够有效地减小激光热效应引起的热影响和刻槽边缘的晶化范围,提高非晶硅薄膜电池的性能。     

用SiCl4/H2气源沉积多晶硅薄膜光照稳定性的研究

对以SiH4/H2及SiCl4/H2为源气体、采用等离子体增强化学气相沉积技术制备的非晶硅薄膜和多晶硅薄膜进行了光照稳定性的研究.实验表明,制备的多晶硅薄膜并没有出现非晶硅中的光致衰减现象,其光电导、暗电导在光照过程中没有下降反而有所上升且电导率变化快慢受氢稀释度的制约.多晶硅薄膜的光照稳定性可能来源于高的晶化度及Cl元素的存在.     

用SiCl4/H2气源沉积多晶硅薄膜光照稳定性的研究

对以SiH₄/H₂及SiCl₄/H₂为源气体、采用 等离子体增强化学气相沉积技术制备的非晶硅薄膜和多晶硅薄膜进行了光照稳定性的研究.实验表明，制备的多晶硅薄膜并没有出现 非晶硅中的光致衰减现象，其光电导、暗电导在光照过程中没有下降反而有所上升且电导率 变化快慢受氢稀释度的制约.多晶硅薄膜的光照稳定性可能来源于高的晶化度及Cl元素的存在. 关键词： 多晶硅薄膜 稳恒光电导效应 晶界 光致衰退效应     

532nm连续激光晶化非晶硅薄膜的原位拉曼光谱研究

用磁控溅射制备了非晶硅薄膜,用波长为532 nm的连续激光退火和显微Raman光谱原位测试技术和场发射扫描电子显微镜研究了非晶硅薄膜在不同激光功率密度和不同扫描速度下的晶化状态。结果表明,激光照射时间10 s,激光功率密度大于2.929×105W/cm2时,能实现非晶硅薄膜晶化。在激光功率密度为5.093×105W/cm2,扫描速度为10 mm/s时非晶硅开始向多晶硅转化。在5.093×105W/cm2的功率密度下,以1.0 mm/s的扫描速度退火非晶硅薄膜,得到的晶粒直径为740 nm。     

脉冲激光淀积高温超导薄膜

１９８７年贝耳实验室首次用脉冲准分子激光制备出高温超导薄膜以后，脉冲激光淀积技术获得了长足的发展，现在已成为最好的薄膜制备技术之一．文章简要介绍了用脉冲激光淀积技术制备高温超导薄膜的原理、特点及发展情况．     

准分子激光蒸发YBa2Cu,sub>3C7-x靶产生等离子体的膨胀过程研究

对XeCl准分子激光蒸发YBa2Cu3O7-x陶瓷靶产生的等离子体进行了实验和理论研究.利用发射光谱,分辨出等离子体内的各种粒子.并对各种粒子进行了飞行时间谱测量.在实验的基础上,建立了一个等离子体的膨胀模型.计算结果与实验符合较好.     

光学薄膜的等离子体离子镀的研究

根据薄膜沉积过程等离子体对光学薄膜膜蒸气分子或原子的作用，建立低压等离子体离子镀设备，并对常规光学薄膜、如硫化物、氧化物薄膜以及多层膜器件进行了系统的研究，对所制备薄膜样品的透射光谱、吸收、散射以及膜层的聚集密度等进行了全面的测试分析。实验研究表明，低压等离子体离子镀可大大提高常规光学薄膜的光机性能。     

两种后处理方法对HfO2薄膜性能的影响

利用电子束蒸发和光电极值监控技术制备了氧化铪薄膜,并分别用两种后处理方法(空气中退火和氧等离子体轰击)对样品进行了处理.然后,对样品的透过率、吸收和抗激光损伤阈值进行了测试分析.实验结果表明,两种后处理方法都能不同程度地降低了氧化铪薄膜的吸收损耗、提高了抗激光损伤阈值.实验结果还表明,氧等离子体轰击的后处理效果明显优于热退火,样品的吸收平均值在氧等离子体后处理前后分别为34.8 ppm和9.0 ppm,而基频(1 064 nm)激光损伤阈值分别为10.0 J/cm2和21.4 J/cm2.     

等离子体冲击波特征与薄膜损伤阈值关系研究

激光损伤阈值是衡量光学元件性能的重要参数,而判别薄膜是否发生了损伤是准确测量薄膜激光损伤阈值的关键,因此研究薄膜损伤的判别方法具有重要意义。传统方法准确度低、操作复杂、人为因素影响大,提出了以等离子体冲击波压强特征为标准的判定薄膜损伤的新思路。以多种单层薄膜为例,搭建测试平台,利用传声器采集激光辐照薄膜产生的等离子体冲击波,将该数据与国标法测得的激光薄膜损伤阈值相对照,找到对应的等离子体冲击波压强阈值。实验表明,该方法判别速度快,操作简单,测试设备搭建方便,并可以实时监测,能够大大提高检测效率。     

准分子激光蒸发YBa_2Cu_3C(7-x)靶产生等离子体的膨胀过程研究

对XeCl准分子激光蒸发YBa_2Cu_3O_(7-x)陶瓷靶产生的等离子体进行了实验和理论研究.利用发射光谱,分辨出等离子体内的各种粒子.并对各种粒子进行了飞行时间谱测量.在实验的基础上,建立了一个等离子体的膨胀模型.计算结果与实验符合较好.     

氢退火的BZO前电极对非晶硅薄膜太阳能电池性能的影响

采用低压化学气相沉积方法在玻璃衬底上制备了B掺杂的ZnO（BZO）薄膜,通过氢退火对BZO进行处理,然后作为前电极进行了非晶硅薄膜太阳能电池的制备及性能研究。结果表明：在氢气气氛下退火后,BZO薄膜的载流子浓度基本无变化,但Hall迁移率显著提高,这使得BZO薄膜的导电能力提高;当采用厚度较小、透光率较高的BZO薄膜进行氢退火后作为前电极结构时,非晶硅薄膜太阳能电池的短路电流密度提高0.3~0.4 mA/cm²,电池的转化效率提高0.2%。实验结果可为通过优化前电极结构来提高非晶硅薄膜太阳能电池转化效率提供一种简易的方法。     

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。     

碳化硼薄膜的激光法制备及性能

采用KrF准分子激光器,在Si,Ge光学衬底上制备了碳化硼薄膜,研究了不同激光能量、靶材与衬底距离、衬底负偏压等条件对薄膜性能的影响。利用傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和纳米压痕仪,并依据光学薄膜测试的通用标准,对样品的光学透过率、纳米硬度及膜层与衬底的结合性能进行了测试。结果表明:Si,Ge衬底单面镀碳化硼薄膜后最高透过率提高10%以上,纳米硬度提高到未镀膜的3倍以上,且膜层与衬底有较好的结合性能,表明制备的碳化硼薄膜可对光学材料起到较好的增透保护作用。     

氢化非晶硅薄膜中氢含量及键合模式的红外分析

Fourier红外透射(FTIR)谱技术是研究氢化非晶硅（a-Si∶H）薄膜中氢的含量（CH）及硅—氢键合模式（Si-Hn）最有效的手段.对用等离子体化学气相沉积（PCVD）方法在不同的衬底温度（Ts）下制备出的氢化非晶硅薄膜，通过红外透射光谱的基线拟合、高斯拟合分析，得到了薄膜中的氢含量，硅氢键合模式及其组分，并分析了这些参量随衬底温度变化的规律.