氢稀释对FTS沉积a-Si:H薄膜结构特性的影响

采用对靶磁控反应溅射技术,以氢气作为反应气体在不同的氢稀释比条件下制备了氢化非晶硅薄膜.利用台阶仪、傅里叶红外透射光谱、Raman谱和紫外-可见光透射谱测量研究了不同氢稀释比对氢化非晶硅薄膜生长速率和结构特性的影响.分析结果发现,利用对靶磁控溅射技术能够实现低温快速沉积高质量氢化非晶硅薄膜的制备.随着氢稀释比不断增加,薄膜沉积速率呈现先减小后增大的趋势.傅里叶红外透射光谱表明,氢化非晶硅薄膜中氢含量先增大后变小.而Raman谱和紫外-可见光透射谱分析发现,氢稀释比的增加使氢化非晶硅薄膜有序度和光学带隙均先增大后减小.可见,此技术通过改变氢稀释比R能够实现氢化非晶硅薄膜结构的有效控制.     

Dependence of Optical Absorption in Silicon Nanostructures on Size of Silicon Nanoparticles

The amorphous silicon nanoparticles (Si NPs) embedded in silicon nitride (SiN_x) films prepared by helicon wave plasma-enhanced chemical vapor deposition (HWP-CVD) technique are studied. From Raman scattering investigation, we determine that the deposited film has the structure of silicon nanocrystals embedded in silicon nitride (nc-Si/SiNx) thin film at a certain hydrogen dilution amount. The analysis of optical absorption spectra implies that the Si NPs is affected by quantum size effects and has the nature of an indirect-band-gap semiconductor. Further, considering the effects of the mean Si NP size and their dispersion on oscillator strength, and quantum-confinement, we obtain an analytical expression for the spectral absorbance of ensemble samples. Gaussian as well as lognormal size-distributions of the Si NPs are considered for optical absorption coefficient calculations. The influence of the particlesize-distribution on the optical absorption spectra was systematically studied. We present the fitting of the optical absorption experimental data with our model and discuss the results.     

两束部分偏振光的干涉场分析

从波的叠加与干涉的基础理论出发,给出了当两束部分偏振光的一个光强极值方向平行时,其干涉场的光强分布和干涉条纹衬比度表达式.该表达式可应用于自然光、线偏振光和由二者组成的部分偏振光参与的干涉过程.在此基础上,对线偏振光与线偏振光、自然光与自然光、线偏振光与自然光等不同偏振态光叠加时的干涉场进行了具体分析,给出了其相应干涉场的光强分布及其干涉条纹衬比度的具体表达式,得到的结果对识别前述各种偏振态光形成的干涉场以及提高干涉仪中相应干涉场的干涉条纹衬比度具有重要意义.     

递进式问题链驱动的大学物理教学改革探索——以光的偏振为例

为体现以学生发展为中心的理念和两性一度的课程要求,以大学物理课程中光的偏振一节为例,探讨了递进式问题链教学法的应用.重构教学内容,通过设置一系列问题驱动教学,激发学生的探究热情,引导学生既从行为上积极主动地学习,又从思维上深度参与和探究,最终建构课程知识体系.该教学方法能有效地实现课堂教学的改革和创新,促进学生的思维发展和能力提升.     

纳米硅结构薄膜光致发光的温度依赖特性

综合考虑纳米硅结构薄膜的特殊性质,如量子限制效应、光学带隙和光跃迁振子强度对纳米硅粒径的依赖特性以及光学带隙和光辐射的温度依赖特性等,给出了一个解析表达式来分析具有一定粒径分布的纳米硅结构薄膜的光致发光(PL)强度分布,其中选取了两种纳米硅的粒径分布,即高斯分布和对数正态分布。结果表明,随着平均粒径和粒径分布偏差的减小,纳米硅薄膜的PL谱峰蓝移。随着环境温度的升高,纳米硅结构薄膜的PL谱峰红移且相对发光强度减弱。纳米硅结构薄膜光辐射拟合的结果与实验数据的比较分析表明,该模型能够很好地解释纳米硅结构薄膜在不同温度下的PL特性。     

镶嵌有纳米硅的SiN_x薄膜光致发光的温度依赖特性研究

采用对靶磁控溅射法在单晶硅衬底上沉积镶嵌有纳米硅的氮化硅薄膜,然后在形成气体FG(10%H2,90%N2)气氛中进行450℃常规热退火50min。通过荧光光谱仪测得的稳态/瞬态光致发光(PL)谱研究了镶嵌有纳米硅的氮化硅(SiNx)薄膜样品光致发光特性。结果表明,样品的发光过程可以归因于纳米硅的量子限制效应发光和与缺陷相关的发光。随着激发光能量的增加,PL谱峰位发生蓝移,表明较小粒度的纳米硅发光比例增加;温度的降低会抑制非辐射复合过程,提高辐射复合几率,因此发光寿命延长,发光强度呈指数增加;随着探测波长的减小,样品的发光寿命则明显缩短,表明纳米硅的量子限制效应发光对温度有很强的依赖性。     

基于反射和透射光谱的氢化非晶硅薄膜厚度及光学常量计算

采用紫外-可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅（a-Si:H）薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1-R)方法来确定薄膜的吸收系数,进而得到薄膜的消光系数|通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线来确定薄膜折射率和厚度的初始值,并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率|利用柯西公式对得到的薄膜折射率进行拟合,给出了a-Si:H薄膜的色散关系曲线.为了验证该方法确定的薄膜厚度和光学常量的可靠性,将理论计算得到的透射光谱与实验数据进行了比较,结果显示两条曲线基本重合,可见这是确定a-Si:H薄膜厚度及光学常量的一种有效方法.