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.     

离子束流后处理对类金刚石薄膜激光损伤特性的影响

类金刚石薄膜激光损伤阈值低,已经严重制约其在红外激光系统中的应用。基于非平衡磁控溅射技术,在硅基底上沉积类金刚石薄膜;采用离子束流后处理技术,用正交实验法确定影响处理效果的主要因素,对已沉积完成的DLC薄膜进行离子束轰击;在不同处理工艺下,观测薄膜样品的光学常数及拉曼光谱,最后进行了激光损伤测试。从测试结果可知,离子束流后处理参数:离子能量1000eV、放电电流30~40mA、轰击时间8min时,透射率由原来的60.65%提高到了65.98%;消光系数在900nm后明显降低,DLC薄膜的激光损伤阈值从0.69J/cm2提高到1.01J/cm2。     

HfO_2/SiO_2高反射膜的缺陷及其激光损伤

用原子力、Normaski和扫描电子显微镜等分析仪器 ,对高损伤阈值薄膜常采用的 Hf O2 /Si O2 薄膜进行了表面显微图象研究 ,分析了薄膜常见的表面缺陷 ,如节瘤 ,孔洞和划痕等。薄膜表面缺陷的激光损伤实验表明 ,不同缺陷的抗激光损伤能力大不相同 ,节瘤缺陷最低 ,约为 1 5 J/ cm2 ,薄膜的损伤阈值主要由其决定 ,孔洞的激光损伤能力与节瘤相比较高 ,约为节瘤的 2～ 3倍。节瘤缺陷在低能量密度的激光损伤所形成的孔洞 ,与镀制过程中形成的孔洞形貌相似 ,激光再损伤能力也相似。低能量密度的激光把节瘤缺陷变为孔洞缺陷是激光预处理提高薄膜损伤阈值的原因之一     

氧等离子体处理对氧化锆薄膜性质的影响

用低能氧等离子体对电子束热蒸发后的沉积氧化锆薄膜进行了后处理。通过对其光学性质、缺陷密度、弱吸收及抗激光辐照等性质的研究后发现,经氧等离子体处理后的氧化锆薄膜的折射率、消光系数、缺陷密度及吸收率等均有所降低,薄膜的激光损伤阈值较未处理的样品有了较大的提高。分析探讨了氧等离子体处理技术对薄膜性质的影响。     

辐照激光能量对SiO2薄膜特性及结构的影响

 为了认识SiO2薄膜在激光辐照下的变化,本文以K9玻璃为基底,采用电子束热蒸发方法制备了SiO2薄膜,并将此组在相同实验条件下制备的薄膜加以不同能量的激光辐照,研究在激光辐照前后样片的透射率、折射率、消光系数、膜厚、表面形貌及激光损伤阈值（LIDT）的变化。结果表明,样片膜厚随激光能量的增加而减小,辐照激光能改善薄膜表面形貌,并使样片LIDT值提高,最终能使样片的LIDT值从16.96 J/cm2提高至18.8 J/cm2。     

532 nm激光辐照下ZnSe薄膜光学特性研究

采用电子束热蒸发技术制备了ZnSe薄膜,研究了532 nm波长的不同能量(2.0 mJ、2.5 mJ、3.0 mJ)、不同脉冲数(3、10、15)激光诱导前后,ZnSe薄膜的透射率、折射率、消光系数、损伤阈值(LIDT)的变迁。研究结果显示,在能量为2.0 mJ激光辐照后,ZnSe薄膜折射率提高,透射率下降。相比较能量为2.5 mJ、3.0 mJ激光辐照,在能量为2.0 mJ激光辐照后折射率提高最明显,由2.489 4提高到2.501 6。薄膜损伤阈值从0.99 J/cm2提高到1.39 J/cm2(10脉冲辐照);薄膜的损伤经过了无损伤到严重损伤突变的损伤演变过程。采用原子力显微镜对预处理后薄膜表面粗糙度进行检测,发现激光预处理后的薄膜表面粗糙度Ra有所下降,从0.563 nm降低到0.490 nm(15脉冲激光辐照)。     

离子束技术对氧化铪薄膜性能的影响

 在基底清洗、薄膜沉积和薄膜后处理三个阶段均采用离子束技术,制备了氧化铪薄膜,并对薄膜的光学性能、表面特性和激光损伤阈值特性进行测试和研究。结果表明,利用离子束技术清洗基底可以增强表面吸附;离子束辅助沉积在合适离子束能量下可以得到高堆积密度、高损伤阈值的薄膜;离子束后处理氧化铪薄膜可以降低表面粗糙度,改善抗激光损伤阈值。说明在三个薄膜制备阶段同时采用合适的离子束参数可以制备出结构致密、阈值高、表面粗糙度好的氧化铪薄膜。     

HfO2／SiO2高反射膜的缺陷及其激光损伤

用原子力、Normaski和扫描电子显微镜等分析仪器,对高损伤阈值薄膜常采用HfO2/SiO2薄膜进行了表面显微图象研究,分析了薄膜常见的表面缺陷,如节瘤,孔洞和划痕等。薄膜表面缺陷的激光损伤实验表明,不同缺陷的抗激光损伤能力不大相同。节瘤缺陷最低,约为15J/cm^2,薄膜的损伤阈值主要由其决定,孔洞的激光损伤能力与节瘤相比较高,约为节瘤的2－3倍。节瘤缺陷在低能量密度的激光损伤所形成的孔洞,与镀制过程中形成的孔洞形貌相似,激光再损伤能力也相似。低能量密度的激光把瘤缺陷变为孔洞缺陷是激光预处理提高薄膜损伤阈值的原因之一。     

1 053，527，351 nm倍频分离膜的制备与性能研究

 用电子束蒸发及光电极值监控技术在石英基底上沉积了三倍频分离膜，将部分样品置空气中于250 ℃温度下进行3 h热退火处理。然后用Lambda900分光光度计测量了样品的光谱性能；用表面热透镜技术测量了样品的弱吸收值；用调Q脉冲激光装置测试了样品分别在355 nm和1 064 nm的抗激光损伤阈值。实验结果发现，样品的实验光谱性能良好，退火前后其光谱性能几乎没有发生温漂，说明薄膜的温度稳定性好；同时弱吸收平均值从退火前的1.07×10^-4下降到退火后的6.2×10^-5，从而使对基频的抗激光损伤阈值提高，从14.6 J/cm²上升到18.8 J/cm²，但是三倍频阈值在退火后有显著降低，从7.5 J/cm²下降到2.5 J/cm²。     

氧分压对ZrO2薄膜激光损伤阈值的影响

 在不同的氧分压下用电子束热蒸发的方法制备了ZrO₂薄膜。分别通过X射线衍射、光学光谱、热透镜技术、抗激光辐照等测试，对所制备样品的微结构、折射率、吸收率及激光损伤阈值进行了测量。实验结果表明，薄膜中晶粒主要是四方相为主的多晶结构，并且随着氧分压的增加，结晶度、折射率以及弱吸收均逐渐降低。薄膜的激光损伤阈值开始随着氧分压增加从18.5J/cm²逐渐增加，氧分压为9×10^-3Pa时达到最大，值为26.7 J/cm²，氧分压再增加时则又降低到17.5 J/cm²。由此可见，氧分压引起的薄膜微结构变化是ZrO₂薄膜激光损伤阈值变化的主要原因。     

94MeV Xe离子辐照引起的薄膜硅光学带隙变化研究

室温下,用94MeV的Xe离子辐照纳米晶和非晶硅薄膜以及单晶硅样品,辐照量分别为1.0×1011,1.0×1012和1.0×1013ions/cm2。所有样品均在室温下用UV/VIS/NIR光谱仪进行检测分析。通过对比研究了纳米晶、非晶、单晶硅样品的光学带隙随Xe离子辐照量的变化。结果表明,不同结构的硅材料中Xe离子辐照引起的光学带隙变化规律差异显著:随着Xe离子辐照量的增加,单晶硅的光学带隙基本不变,非晶硅薄膜的光学带隙由初始的约1.78eV逐渐减小到约1.54eV,而纳米晶硅薄膜的光学带隙则由初始的约1.50eV快速增大至约1.81eV,然后再减小至约1.67eV。对硅材料结构影响辐照效应的机理进行了初步探讨。     

80keV N离子注入对ZnO薄膜结构的影响

室温下用80keVN离子注入ZnO薄膜样品,注量分别为5.01014,5.01015和5.01016ions/cm2,然后用X射线衍射和透射电镜技术对样品的结构特性进行了表征。实验结果表明,由高度(002)择优取向的致密柱状晶构成的薄膜中,注入5.0×1015ions/cm2时,观测到缺陷生成和局域无序化现象,但薄膜总体结构仍保持柱状晶和(002)择优取向;随着注量的增大,晶格常数c和压应力呈增大趋势。对注入N离子对ZnO薄膜结构特性的影响机理进行了简单的讨论。     

Employing oxygen-plasma posttreatment to improve the laser-induced damage threshold of ZrO2 films prepared by the electron-beam evaporation method

ZrO2 films are deposited by the electron-beam evaporation method. Parts of the prepared samples are post-treated with oxygen plasma at the environment temperature. The laser-induced damage threshold (LIDT) of the films increases from 15.9 to 23.1 J/cm2 after treatment with oxygen plasma. Compared with that of the as-grown samples, significant reduction of the average microdefect density and absorption are found after oxygen-plasma posttreatment. These results indicate that the oxygen-plasma posttreatment technique is an effective and simple method for reducing the microdefect density and absorption to improve the LIDT.     

快重离子辐照引起Ni/SiO2界面原子混合及相变研究

在室温下用308 MeV的Xe离子和853 MeV的Pb离子辐照Ni/SiO2样品, 用卢瑟福背散射和X射线衍射技术对样品进行了分析。 通过分析Ni/SiO2样品中元素成分分布和结构随离子辐照剂量和电子能损的变化, 探索了离子辐照在Ni/SiO2样品中引起的界面原子混合与结构相变现象。 实验结果显示, Xe和Pb离子辐照均能引起明显的Ni原子向SiO2基体的扩散并导致界面附近Ni, Si和O原子的混合。 实验观测到低剂量Xe离子辐照可产生NiSi2相, 而高剂量Xe离子辐照则导致了Ni3Si和NiO相的形成。 根据热峰模型, Ni原子的扩散和新相的形成可能由沿离子入射路径强电子激发引起的瞬间热峰过程驱动。Ni/SiO2 interface were irradiated at room temperature with 308 MeV Xe ions to 1×1012, 5×1012 Xe/cm2 and 853 MeV Pb ions to 5×1011 Pb/cm2, respectively. These samples were analyzed using Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) and X ray diffraction spectroscopy (XRD), from which the intermixing and phase change were investigated. The obtained results show that both Xe and Pb ions could induce diffusion of Ni atoms to SiO2 substrates and result in intermixing of Ni with SiO2. Furthermore, 1.0×1012 Xe/cm2 irradiation induced the formation of NiSi2 and 5.0×1012 Xe/cm2 irradiation created Ni3Si and NiO phases. The diffusion of Ni atoms and the formation of new phase may be driven by a transient thermal spike process induced by the intense electronic energy loss along the incident ion path.     

高位K2(1Λg) 与基态原子的碰撞转移

在K原子密度约为0.5～5×1016cm-3的样品池中,脉冲激光710 nm线双光子激发K2基态到高位1Λg态,研究了K2(1Λg)+ K(4S)碰撞转移过程.K原子密度由测量KD2线蓝翼对白光的吸收得到.测量不同K密度下1Λg态发射的时间分辨荧光强度,它是一条指数衰减曲线,由此得到1Λg态的有效寿命,从描绘出的有效寿命倒数与K原子密度关系直线的斜率得到1Λg态总的碰撞猝灭截面为(2.1±0.2)×10-14cm2,从截距得到的辐射寿命为(22±2)ns.测量了K的6S →4P3/2和4D→4P3/2在不同K密度下的时间积分荧光强度,得到了K2(1Λg)+K→K2(11∑ +g)+K(6S,4D)碰撞转移截面为(1.5±0.3)×10-15cm2(对转移到6S)和(8.5±3.0)×10-15cm2(对转移到4D).     

单晶YSZ的Xe+辐照损伤的电子显微分析

 不同注量200keV Xe⁺ 注入YSZ单晶样品的电子显微分析结果表明，随着辐照注量的增加，缺陷簇的密度增大，在1×10¹⁵~1×10¹⁶cm^-2Xe⁺注量，缺陷簇密度迅速增大，形成间隙型位错环；当Xe⁺注量增大到1×10¹⁷cm^-2，缺陷簇密度的增加变得缓慢，并且有直径为2～4nm的Xe气泡析出。选区电子衍射花样表明YSZ样品没有产生非晶化转变。在Xe⁺辐照的离位率高达约350dpa的情况下，YSZ晶体没有非晶化，其原因主要是由于注入的Xe⁺以气泡形式析出。     

掺铥钨酸钡单晶生长和光谱研究

采用Czochralski 法生长出光学质量的BaWO₄:Tm³⁺单晶,利用X粉末衍射实验确定了不同掺杂浓度晶体的晶胞参数.测定了晶体的室温吸收光谱,应用Juud-Ofelt理论,拟合了光谱的3个强度参数,其值分别为Ω₂=404×10^-20cm²,Ω₄=0509×10^-20cm²,Ω关键词： 4：Tm³⁺单晶')" href="#">BaWO₄：Tm³⁺单晶 吸收谱 光谱参数 上转换发光     

10.6μm激光辐照下光学薄膜的微弱吸收测量

 建立了表面热透镜技术测量光学薄膜微弱吸收的实验装置，对10.6μm CO₂激光辐照下镀制在Ge基底上的不同厚度的单层ZnS，YbF₃薄膜，以及镀制在Ge基底上不同膜系的（YbF₃/ZnSe）多层分光膜的弱吸收进行了测量，并对实验结果作了分析和讨论。实验结果表明，利用本实验系统已测得的待测样品的最低吸收为2.87×10^-4，测量系统的灵敏度为10^-5。