QF1基底上可见光区宽带增透膜研究

本文以QF1为基底设计了一种宽带可见光区增透膜,即:增透波长0.4～0.8 μm,工艺实现采用了电子束蒸发物理气相沉积的方法,薄膜材料仅含有TiO2和SiO2,并分别作为高低折射率材料.利用Edinburgh光谱仪对双面镀制该膜系样品的透过率进行测量,测试结果表明平均透过率达98.43;,通过SEM的膜层截面证实膜层比设计略偏厚,导致测试透过率与设计相比略有红移,但实际样品的光学特性与设计结果基本相符,具有宽带的增透特性.环境测试表明:薄膜具有良好的稳定性和牢固度.该增透膜可以应用于可靠性要求较高的环境中.     

超宽截止边带滤光片研究

以K9为基底设计了一种超宽截止边带滤光片,即:截止带波长0.5～0.85 μm、高透波长0.9～1.3 μm,膜层总数为57层,总厚度达6.026 μm,工艺实现采用了电子束蒸发物理气相沉积的方法,薄膜材料仅含有TiO2和SiO2,并分别作为高低折射率材料.利用分光光度计对该膜系样品的透过率进行测量,测试结果表明截止区(0.5～0.85 μm)的截止深度达5×10-3以下,截止带宽达350 nm,0.9～1.3 μm通带内的平均透过率也达到83.14;,除通带短波边缘外,实际样品的光学特性与设计结果基本相符,具有宽截止带深截止度、高通带透过率的特性.环境测试表明:薄膜具有良好的稳定性和牢固度.该边带滤光片可以应用于可靠性要求较高的环境中.     

CdSe波片6～12μm波段增透膜研究

采用垂直无籽晶气相升华法生长出直径37 mm的优质硒化镉(CdSe)单晶体,并沿光轴方向切割出20 mm×20 mm×3 mm的CdSe波片初胚.经研磨和抛光,在2～20μm波段CdSe波片的红外透过率约为70;.为进一步提高波片的透过率,采用Essential-Macleod软件辅助设计方案,选用YF3和ZnS为双层增透膜材料,并获得最佳的膜系厚度.镀膜后的CdSe波片在6～12μm波段透过率达到90;,在10.5μm处的透过率最高,峰值高达99;.     

宽通带宽截止带通滤光片研究

本文以K9为基底设计了一种宽通带宽截止带通滤光片,即:540～750 nm为通带区域,400 ～ 520 nm、770～1100 nm为截止带区域,为实现这一特性,在K9基底的两侧分别设置长波通和短波通组合膜系,分别用于截止400～520 nm和770～1100 nm,而两者通带交集为540 ～ 750 nm,膜层总数为48层,膜层总厚度达5.03 μm,工艺实现采用了电子束蒸发物理气相沉积的方法,薄膜材料仅含有TiO2和SiO2,并分别作为高低折射率材料.利用分光光度计对镀有该组合膜的样品透过率进行测量,测试结果表明540～750 nm通带平均透过率达到了85.82;,通带相对半宽度达221 nm,400 ～ 520 nm和770 ～ 1100 nm的截止度分别达到1.36;和1.27;,实验结果与理论设计基本吻合,达到了宽通带宽截止的目标,环境测试表明:薄膜具有良好的稳定性和牢固度.该组合膜系可以应用于可靠性要求较高的环境中.     

CdGeAs2晶体退火与红外光学均匀性分析

采用AIM-8800红外显微镜观察了CdGeAs2晶体的面扫描红外透过图像,分别在2.3～4μm、4～8 μm和8～18μm三个波段对退火前后的CdGeAs2晶片红外透过率和面扫描红外透过图像进行了对比分析,研究了晶体的红外均匀性.结果表明,CdGeAs2晶体在多晶粉末包裹下经450℃退火150 h后,其红外透过率和红外透过均匀性都得到较大程度的改善,其中在2.3 ～4μm和4～8μm波段的改善效果尤为显著;分析了影响晶体红外透过率和均匀性的主要因素,探讨了改善晶体均匀性的可能途径.研究结果对于快速评判CdGeAs2晶片质量具有重要的实用价值.     

8～12μm长波红外材料ZnS多晶的制备

真空热压烧结法是最经济、高效地制备ZnS多晶的方法之一.ZnS多晶的红外透过率是衡量材料品质的重要参数.本文运用TEM、XRD和化学分析方法,研究了原料粉末特性和热压工艺参数对热压ZnS多晶红外透过率的影响,并确定了合理的热压工艺参数.运用该方法制备的ZnS多晶6mm厚的试样,8～12μm波段平均红外透过率为66.7;.     

SiO2阻挡层对电子束沉积法生长高迁移率IWO薄膜性能的影响

利用电子束沉积技术在玻璃衬底上制备了IWO( In2O3∶WO3)薄膜和SiO2缓冲层,并将SiO2缓冲层对IWO薄膜性能的影响作了探究.SiO2缓冲层在室温生长.SIMS测试表明:SiO2缓冲层能有效阻挡浮法玻璃中的杂质进入到IWO薄膜.实验获得的具有SiO2阻挡层的IWO薄膜的电子迁移率μ～54.5 cm2·V-1·s-1,电阻率p ～5.86×10-4Ω,cm,电子载流子浓度n～ 1.95×1020 cm-3,400～1600nm砌光谱区域内的平均透过率～76;.     

氧离子后处理对氧化铟锡(ITO)薄膜电学和光学性能的影响

采用氧离子束对电子束蒸发制备且退火后的氧化铟锡(ITO)薄膜进行轰击后处理.经XPS检测发现氧元素在薄膜内含量增加,在深度方向上的梯度差下降.表面Sn4+含量增加,即掺杂离子浓度和载流子浓度提高,从而使薄膜方块电阻显著降低.当氧离子继续轰击时,薄膜的方块电阻保持平稳;同时,透过率曲线蓝移,紫外波段(300～400 nm)的平均透过率提高而可见光范围内(400 ～800 nm)的平均透过率略有下降,这种变化缘于薄膜的禁带宽度与折射率的增加.     

反应磁控溅射法制备HfO2金刚石红外增透膜

采用纯铪(Hf)金属靶,在氧+氩反应气氛中进行了HfO2薄膜直流反应磁控溅射沉积.首先在单晶硅片上沉积薄膜,研究工艺参数改变对薄膜的影响,然后选择较优的工艺在金刚石表面沉积符合光学厚度的薄膜,达到增透减反射效果.利用X射线光电子能谱(XPS)研究了O2/Ar比例对薄膜组成的影响.利用X射线衍射仪(GIXRD)和椭偏仪(Ellipsometer)研究了不同衬底温度对氧化铪薄膜组织结构和光学性能的影响.采用傅立叶红外光谱仪(FTIR)检测了镀膜前后金刚石红外透过性能,发现双面镀制HfO2薄膜能够有效提高金刚石在8～12 μm的红外透过性能,在8 μm处最大增透可达21.6;,使金刚石红外透过率达到88;;在3～5 μm范围,双面镀制了HfO2薄膜的金刚石平均透过率达66.8;,比没有镀膜的金刚石在该处的平均透过率54;高出12.8;.     

β-BBO薄膜的液相外延生长

采用液相外延法在掺Sr2+的α-BBO(001)衬底上进行了生长β-BBO薄膜的实验,生长出表面光滑、无色透明的薄膜.应用X射线粉末衍射(XRD)、分光光谱仪和原子力显微镜(AFM)对外延膜进行了分析测试.结果表明,所制备的β-BBO薄膜择优取向为(001)面,在1μm×1μm的面积内,外延膜的表面粗糙度为2.279nm,其紫外吸收边同β-BBO单晶一样也为190nm,但外延膜的透过率略有下降.采用调Q脉冲Nd: YAG激光器观察了β-BBO外延膜的倍频效应.     

采用超薄的GaAs光子晶体吸收层提高太阳能电池的吸收效率

本文提出了一种超薄的GaAs光子晶体吸收层结构.吸收层厚度只有0.2μm,太阳能电池的总厚度只有0.35μm.计算结果表明:当晶格常数T=0.46μm、上表面边长r=0.05μm、下表面边长R=0.1μm、高度为0.2μm时,吸收层的吸收效率较高.在300～700 nm波长范围内,该薄膜太阳能电池的吸收效率比吸收层不含光子晶体的电池提高了61.80;.所设计的薄膜电池结构在波长为300～700 nm、入射角为0°～70°范围内的吸收效率均在60;以上,满足太阳电池对宽频谱、广角度光吸收的要求.     

缓冲层对溶胶凝胶制备ZnO∶ Sn薄膜性能的影响

采用溶胶凝胶旋涂法,在石英衬底上引入缓冲层制备ZnO∶Sn薄膜.利用四探针电阻率测试仪、X射线衍射仪(XRD)、光致发光(PL)谱仪、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等测试手段对薄膜的微观结构和光电性能进行表征.结果表明:所制样品均呈现六角纤锌矿晶体结构并沿C轴择优生长,薄膜的结晶质量和光电性能达到改善,适当厚度的缓冲层可以有效缓解薄膜和衬底间的晶格失配.随着缓冲层厚度的增加,薄膜的电导率以及在可见光范围的透过率先增大后减小.制备两层缓冲层薄膜性能最优,电阻率达到9.5×10-3 Ω·cm,可见光波段的平均透过率为91;.     

薄膜厚度对Ag纳米薄膜结构特性及光学性能的影响

采用密度泛函理论,研究了Ag(111)纳米薄膜的结构稳定性、电子特性及光学性能.结果表明,Ag (111)纳米薄膜原子层厚度增加到13层,即膜厚约为2.8nm时,纳米薄膜表面能趋于稳定,为薄膜能够稳定存在的临界厚度.薄膜表面处原子间为弱离子键作用,层间距变化及表面效应主要集中在表面附近几层.在可见光及红外波段,Ag(111)纳米薄膜的折射率明显高于块体材料而消光系数略高于块体材料;随着薄膜厚度的增加,在该波段,折射率减小,消光系数增加,吸收变大.     

水浴温度对CdS薄膜性能的影响

采用化学水浴法,以不同水浴温度在玻璃衬底上沉积CdS薄膜并制备CIGS薄膜太阳能电池,研究了水浴温度对CdS薄膜和CIGS太阳能电池性能的影响.结果表明:水浴温度对CdS薄膜的致密性、沉积速率、透过率和成分比率都有影响.在65-80℃之间制备的CdS薄膜均匀致密且透过率高,可作为CIGS太阳能电池的缓冲层;另外,CdS缓冲层的厚度对CIGS电池的性能影响显著,较薄的CdS缓冲层能够增加CIGS电池在400-500 nm波段对光线的吸收,提高CIGS电池的短路电流.     

ZnGeP2晶体轴向成分均匀性的XPS分析

通过改进ZnGeP2晶体的合成和生长工艺,获得了尺寸为φ24 mm×60 mm的ZnGeP2单晶体.采用X射线光电子能谱(XPS)对生长出的晶体轴向成分进行了分析.结果表明,晶体在籽晶、放肩和主体部分成分一致,在尾部存在X射线衍射(XRD)未能检测出的极少量的P和Ge的氧化物,说明生长出的ZnGeP2单晶体的轴向成分比较均匀.红外透过率测试显示,晶体的轴向各部分在3 ～8 μm波长范围内透过率均在56;以上,而尾部在近红外波段(1.3～2.6 μm)的吸收明显要高于其他各部分.     

高功率CO2激光器CVD金刚石窗口制备研究

本文研究制备了可应用于高功率CO₂激光器的CVD金刚石窗口。首先使用环形天线-椭球谐振腔式MPCVD装置沉积制备直径2英寸(1英寸=2.54 cm)金刚石自支撑膜,然后将膜片双面抛光,激光切割成矩形基片,再采用蒸镀法在基片表面制备中心波长在10.6 μm的增透膜,最终制备得到金刚石光学窗口。采用傅里叶红外透射谱、热导仪、爆破试验台测试了金刚石基片镀膜前后的红外透过率、热导率和爆破强度。利用自行搭建的光学平台,测试了CVD金刚石基片增透膜能承受的激光功率密度。结果显示CVD金刚石基片在10.6 μm处的透过率为70.9%,利用光谱计算的吸收系数为0.06 cm^-1,热导率＞19.5 W/(cm·K),爆破强度＞5.62 MPa,镀膜后的透过率为99.2%,增透膜可承受的激光功率密度＞995 W/mm²。     

用化学气相沉积法制备红外体块晶体ZnS

本文报道了采用化学气相沉积法制备红外ZnS体块晶体的工艺及其性能.并用傅立叶红外光谱仪测试了材料的红外性能,研究了晶体缺陷对材料红外透过率的影响.结果表明:通过优化生长工艺,使反应室的压力在500～1000Pa之间变化,沉积温度控制在550～650℃之间,可以制备出厚度均匀,红外透过率(3-5μm和8～12μm)在70;以上,尺寸达250mm×250mm×15mm高质量的ZnS体块晶体.     

用于HIT太阳能电池的ITO薄膜制备与性能研究

采用中频脉冲磁控溅射工艺制备ITO薄膜,研究了衬底温度和溅射功率对薄膜性能的影响.通过对二者的优化,获得了方阻为2.99Ω/□,电阻率为1.76×10-4Ω·cm,可见光波段(400～800 nm)平均透过率为82.3;的ITO薄膜.将优化后的薄膜用于电池上,制出了转化效率为14.04;的HIT太阳能电池.     

利用直流磁控溅射法在柔性衬底上制备ZnO: Zr新型透明导电薄膜

室温下利用直流磁控溅射法在有ZnO缓冲层的柔性衬底 PET上制备出了可见光透过率高、电阻率低的掺锆氧化锌(ZnO: Zr)透明导电薄膜,研究了厚度对ZnO: Zr薄膜结构及光电性能的影响.结果表明,ZnO: Zr薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜.实验获得ZnO: Zr薄膜的最小电阻率为2.4×10-3 Ω·cm,其霍尔迁移率为18.9 cm2·V-1·s-1 ,载流子浓度为2.3×1020 cm-3.实验制备的ZnO: Zr薄膜具有良好的附着性能,其可见光平均透过率超过92;.     

绒面ZnO透明导电薄膜

采用孪生ZnO (Al2 O3 ∶2 % )对靶直流磁控溅射制备高透过率、高电导率的平面ZnO薄膜 (迁移率为 5 .5 6cm2 /V·s,载流子浓度为 4 .5 7× 10 2 0 cm-3 ,电阻率为 2 .4 6× 10 -3 Ω·cm ,可见光范围 (380～ 80 0nm)平均透过率大于 85 % )。用酸腐蚀的方法 ,可以获得绒面效果 ,而反应气压对绒面效果没有影响 ,薄膜的电学特性没有变化 ,绒面对光散射作用增强 ,导致相对于平面ZnO薄膜的透过率要低一些 (可见光范围平均透过率大于 80 % )。