价态和结构对VO2薄膜热致相变光电性能的影响

本文通过合理控制真空还原时间和真空还原温度,利用真空还原V2O5的方法制备出具有优良热致相变性能的VO2薄膜;通过研究不同真空还原时间及真空退火温度对VO2薄膜结构和热致相变过程中光电性能的影响,得到最佳真空还原参数;制备的薄膜高／低温电阻变化最大达3个数量级;900nm波长光透过率在相变前后改变了40％左右,光学特性相变响应参数较大,热致相变性能优良,利用XPS,XRD对不同条件制备薄膜的化学状态和结晶状态进行了研究,结果表明较低温度退火有利于V^5 离子的还原,而升高退火温度可改善结晶状态,退火时间对VO2中结晶状况和V离子价态有显著影响,讨论了离子价态和样品结晶状态对VO2薄膜热相变过程中热滞回线的宽度,相变温度点的影响。     

掺锗提高VO2薄膜的相变温度机理研究

二氧化钒(VO₂)作为一种长久以来备受关注的新型可逆相变材料,发展潜力巨大,其相变温度(T_MIT)的调控一直是研究热点。本文主要利用锗离子作为掺杂离子探索其对VO₂薄膜T_MIT的影响,并尝试解释其内部作用机理。在约1 cm²大小抛光的氧化铝薄片上沉积了一系列含不同比例锗离子VO₂薄膜。研究发现锗离子作为掺杂离子确实有利于T_MIT的提高(本课题T_MIT最大可达84.7 ℃)。T_MIT提高的主要原因是锗离子的引入能够强化单斜态V-V二聚体的稳定性,进而增强单斜态的稳定性,使得低温单斜态向四方金红石态转变更加困难。     

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.     

C、N、F掺杂对VO2电子结构影响的研究

二氧化钒(VO₂)是一种热至变色材料,在临界温度340 K有金属-半导体相变.第一性原理计算结果发现:C、N、F元素以1.56;、3.13;、4.69;的原子浓度掺杂M1相VO₂的带隙Eg1降低到0.349～0.612 eV,其中氮元素以4.69;的浓度掺杂VO₂的带隙Eg1最小(0.349 eV).在C、N、F掺杂M1相VO₂体系中,3.13;的N掺杂可以有效降低相变温度,并且对可见光透过率影响不大,所以3.13;的N原子掺杂VO₂可以在实际中应用.     

退火温度对TiO2薄膜结构、组分和光学性能的影响

利用射频磁控溅射,在硅和石英基底上制备了厚度为150 nm的TiO2薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外可见分光光度计(UV-vis)和光致发光谱(PL)等多种测试分析技术,研究退火温度对TiO2薄膜结构、组分及光学性能的影响.研究结果表明,未退火薄膜为无定型结构;随着退火温度的升高薄膜的金红石相含量逐渐增加,并沿(110)晶面择优取向.能隙也由退火前的3.03 eV逐渐增加到900℃退火后的3.18eV.对于TiO2薄膜催化活性最优的退火温度应为800℃.     

退火对电子辐照氮化镓光电性能的影响

本文对10 MeV电子辐照的GaN进行了不同温度的热退火处理.用光致发光谱和霍尔测量了样品的光电性能随退火温度的变化.实验结果表明:黄光带强度、电子浓度和电子迁移率随退火温度呈非线性变化.在200～600℃退火范围内,黄光带、电子浓度和电子迁移率的变化是由于辐照Ga空位与O施主杂质的结合和断裂引起的.800℃退火后黄光带、电子浓度和电子迁移率的变化与电子辐照引入的N空位有关.     

电子辐照对MgAl2O4尖晶石光学性质的影响

本文利用1.7 MeV电子辐照MgAl2O4尖晶石后,通过吸收谱测量表明,被电子辐照的尖晶石可产生大量的F型色心缺陷, 而且电子的辐照剂量明显地影响尖晶石的光谱特性.随着电子辐照剂量增加, F型色心缺陷的浓度增大;椭偏光谱分析得到的光学常数谱随电子辐照剂量的变化而改变.我们对上述现象进行了合理的分析.     

衬底温度对氧化锌薄膜微结构及光学性能的影响

衬底温度是磁控溅射法制备氧化锌薄膜中一个非常重要的工艺指标,探索衬底温度对氧化锌薄膜微结构及光学性能的影响对制备环保型高质量氧化锌紫外屏蔽材料具有重要意义。以质量分数99.99%的氧化锌陶瓷靶为溅射源,利用射频磁控溅射技术在石英衬底上沉积了氧化锌紫外屏蔽薄膜,通过X射线衍射仪、薄膜测厚仪、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计进行测试和表征,研究了不同衬底温度对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响。实验结果表明:制备所得薄膜均为六角纤锌矿结构,具有沿(002)晶面择优取向生长的特点,其晶格常数、晶粒尺寸、透过率、光学能隙、可见荧光、结晶质量等都与衬底温度密切相关,当衬底温度为250 ℃,溅射功率160 W,氩气压强0.5 Pa,氩气流速8.3 mL/min,沉积时间60 min时,所得氧化锌薄膜样品取向性最好,晶粒尺寸最大,薄膜结构致密,具有良好的光学性能和结晶质量。     

热处理对电沉积制备ZnS薄膜物相组成及光学性能的影响

采用电沉积方法在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上沉积了ZnS薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见光(UV-VIS)分光光度计对薄膜的微结构和光学性能进行了表征,研究了热处理条件对薄膜的相组成和光学性能的影响.结果表明:电沉积制备的ZnS薄膜呈非晶态,并且含有单质Zn.硫化热处理可以改善薄膜的结晶状况,减少杂质Zn的含量.硫气氛中450 ℃热处理4 h之后,薄膜中单质Zn全部反应生产ZnS,得到了纯的ZnS薄膜.没有经过热处理的薄膜,其可见光透射率在70;左右,热处理后薄膜样品的透射率降低,在硫气氛中热处理4 h的样品,其可见光透射率最低,为50;左右,热处理条件对薄膜样品的禁带宽度值基本没有影响.     

退火温度对CuNps@ZnO纳米复合薄膜结构与光学性能的影响

使用磁控溅射结合惰性气体冷凝的方法制备了Cu纳米粒子,通过将Cu纳米粒子沉积与ZnO离子束溅射原位复合的方法制得了CuNps@ZnO纳米复合薄膜,并研究了退火温度对CuNps@ZnO纳米粒子复合薄膜的结构和光学性能的影响.通过对样品的表征发现所得产物中存在着低温条件下难以形成的立方相、岩盐结构的ZnO.并且,样品的微观形貌、结晶性和光学性能随着退火温度的变化而发生显著地变化.     

电沉积制备CuInS2半导体薄膜及其光学性能研究

利用电化学循环伏安法研究了Cu2+、In3+及S2O23-在不同pH条件下的伏安特性,发现以柠檬酸为络合剂,pH=6时几种离子在-0.8 V电位下的电化学还原行为相近,在此基础上采用恒电位法在ITO导电玻璃基底上制备CIS薄膜太阳能电池用的吸收层材料CuInS2半导体薄膜。为提高膜层的结晶度,选取空气、Ar、及Ar+S三种气氛对沉积的膜层进行热处理,SEM、XRD及Raman光谱结果表明,经Ar气氛中硫化热处理才可以得到结晶度好且形貌均匀致密的薄膜。Cu2+/In3+比影响薄膜的结晶生长,结果表明,随着Cu/In比的增大,薄膜以典型的黄铜矿结构为主,当沉积电位为-0.8V且Cu2+/In3+=1.8时基底上得到的高质量CuInS2半导体薄膜的光学带隙是1.55 eV。     

胶溶法制备具有自清洁与抗菌性能的TiO2薄膜

采用胶溶法合成了纳米晶锐钛矿溶胶,在玻璃基底上用提拉法制备出TiO2纳米薄膜。使用XRD、TEM、SEM和AFM和接触角等方法对TiO2溶胶和薄膜的结构进行了表征。结果表明,胶溶法合成的TiO2溶胶为锐钛矿型且结晶度较高,TiO2晶粒为针状,平均粒径约为8 nm;TiO2薄膜表面光滑,颗粒平均粒径约为86 nm。3层薄膜的厚度约为150 nm,涂膜层数对膜表面结构形貌影响有限。常温制备出的薄膜经紫外光照80 min,对亚甲基蓝的降解率达到93.6%,其活性随着热处理温度升高而提高。薄膜具备超亲水性,自清洁和抗菌性能。     

电子束蒸发制备PbI2膜及其光学性能研究

采用电子束蒸发法制备PbI2膜,研究不同工艺参数对制备样品光学性质的影响.结果表明,制备样品属于六方相多晶结构,随衬底温度的升高,样品中的I元素含量降低并趋于理想化学配比.随着衬底温度的升高,PbI2膜的光谱透过性能逐渐改善,吸收边沿低能一侧的拖尾逐步消除,源自样品结晶质量的提高.根据紫外-可见透过谱,计算了不同条件下制备样品的厚度、折射率、吸收系数和光学带隙.结果发现,随衬底温度的升高,制备样品的折射率和光学带隙出现波动变化,但吸收系数单调增大.在相同的衬底温度下,35 cm的源-衬间距下制备的样品具有最大的光吸收系数,归因于该系列样品较高的致密度.     

Optical Properties of CuInSe2 Thin Films Prepared by R.F. Sputtering

The optical absorption of r.f. sputtered CuInSe₂ thin films was studied in the photon energy range from 1 to 3 eV. The gap energy and the spin-orbit splitting are found to be (1.01 ± 0.01) eV and (0.24 ± 0.02) eV, respectively. From the photon energy dependence of the absorption coefficient it is concluded that the heavy and light hole bands are parabolic whilst the split-off band contains terms linear in the wavevector. The optical transition probability for valence band- to- conduction band transitions is estimated to be (10.8 ± 1.0) eV which yields an admixture of copper d states to the valence band of (30 ± 8) %.     

TiO2薄膜锂化工艺及其性能研究

本文以钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)为原料,采用溶胶-凝胶法在ITO导电玻璃基片表面制备了均匀透明的TiO2薄膜。使用X射线衍射仪表征了薄膜的晶型结构。通过电化学方法对TiO2薄膜进行锂化,研究了TiO2薄膜的厚度、热处理温度和外加电压对薄膜锂化效果的影响。结果表明,当镀膜层数为4层,热处理温度为400℃时,TiO2薄膜Li+存储能力最强。当TiO2薄膜相对参比电极外加电压为±2V时,Li+可充分进入薄膜并与之结合形成蓝色化合物LixTiO2,变色效果最为明显。     

Optical Properties of Bi2O3-TeO2-B2O3 Glasses

Glasses of the Bi₂O₃-TeO₂-B₂O₃ ternary system were developed and their linear and nonlinear optical properties were investigated. The absorption edges of these glasses were found to be 367-384 nm with a good transmittance in visible wavelength, although they exhibit the refractive indices as high as 1.98-2.12 at 633 nm. The absorption edges are quite steep and they are analyzed by the Urbach theory. The obtained Urbach energies of these glasses are 73-79 meV which are comparable to silica glasses. The high refractive index and its glass composition dependency are discussed according to the basics of the electronic polarizability and optical basicity. The high third order nonlinear susceptibility χ⁽³⁾ = 2.0 × 10^− 12 esu at 800 nm was also obtained in the 36Bi₂O₃-18TeO₂-46B₂O₃ glass.     

Mass spectrometric study on chemical transport of VO2

The analysis of gas in the chemical transport reaction of VO₂ using TeCl₄ as a transport agent was carried out with a quadrupole mass spectrometer. In the transport reaction from 600 to 500°C, it was found that the oxygen and vanadium of VO₂ were transported in the form of VOCl₃ and TeOCl₂ gases; the transport reaction was $\text{VO}{}_2\text{+}\text{3}\text{2}\text{TeCl}{}_4\text{= VOCl}{}_3\text{+ TeOCl}{}_2\text{+}\text{1}\text{2}\text{TeCl}{}_2$. The transport reaction from 900°C to 800°C was assumed to be $\text{VO}{}_2\text{+}\text{3}\text{2}\text{TeCl}{}_2\text{= VOCl}{}_3\text{+}\text{1}\text{2}\text{O}{}_2\text{+}\text{3}\text{4}\text{TeCl}{}_2$. In the transport at high temperature, the oxygen partial pressure estimated from the mass spectrum was considerably higher than that in equilibrium with VO₂ phase. In this paper a study of the chemical transport of the system VO₂-TeCl₄ is presented.     

CdS纳米晶颗粒薄膜的制备及其光学特性研究

采用化学浴沉积法,以CdCl2·H2O、CS(NH2)2、NH4Cl、NH3·H2O和去离子水作为反应前驱物,在不同的氨水浓度下制备CdS纳米晶颗粒薄膜.通过扫描电镜、X射线衍射、X射线能量色散谱、紫外-可见光透射光谱、椭圆偏振光谱等方法,研究了反应前驱物中氨水浓度对CdS纳米晶颗粒薄膜的表面形貌、晶体结构、S/Cd原子比、光透过率、光学带隙、折射率、消光系数和光学吸收边等物理性能的影响.结果表明:反应前驱物中氨水浓度在0.4～1.0mol/L范围内,可以在衬底上形成均匀致密的CdS纳米晶颗粒薄膜.随着氨水浓度的增加,CdS纳米晶的平均晶粒尺寸逐渐减少,S/Cd原子比逐渐增加,由富Cd型转变为富S型,禁带宽度逐渐增加.在500～1000 nm波段内,折射率的平均值为1.75;消光系数k小于0.07.