基于平面硅的晶硅异质结太阳电池表面减反膜的优化

目前晶硅异质结太阳电池大多采用刻蚀绒面来减小光学损耗,但该方法工艺繁琐,且重复性和后期镀膜均匀性不佳;同时,绒面增加了载流子的传输路径和复合概率,限制了电池性能的提高。本文利用太阳电池模拟软件OPAL和光学膜系设计软件TFCalc,以平面硅为衬底,设计了一种双层TiO_2/SiN_x减反膜。考虑到太阳光谱分布和异质结太阳电池的光谱响应,本文以加权平均光学损耗作为评价函数,将TiO_2/SiN_x双层减反膜与玻璃、衬底作为一体进行了优化,并将本文设计的减反膜与绒面硅上单层ITO减反膜的加权平均光学损耗进行了对比。结果表明,与绒面硅上单层ITO减反膜相比,所设计的双层减反膜的加权平均光学损耗更小,为4.69%,较单层ITO减反膜减小了1.97个百分点,且吸收损耗显著降低。本文研究为平面硅替代绒面硅提供了理论支持。     

基于评价函数的极紫外多层膜反射式起偏器和检偏器设计

 基于三种不同评价函数,利用全局优化算法设计了极紫外波段高性能反射式多层膜偏振元件。通过比对不同评价函数的设计结果,分析了评价函数、工作角度及膜层数对反射式多层膜偏振片性能的影响,确定了极紫外多层膜反射式偏振片设计的角度选择、膜层数选择及评价函数选择标准。为解决传统的单一性能优化造成的偏振度损失的问题,构造了偏振比对数结合反射率的评价函数,该方法设计的偏振元件性能优于传统优化方法设计的结果。     

多层膜界面结构探测技术

分别以丙醇锆和正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶工艺制备了性能稳定的ZrO2和Si O2溶胶。用旋转镀膜法在K9玻璃上分别制备了Si O2单层膜、ZrO2单层膜和ZrO2/Si O2/ZrO2三层膜。采用椭偏仪测量薄膜的厚度与折射率,用紫外-可见分光光度计测量了薄膜的透过率,利用TFCalc_Demo模系设计软件,采用三层理论模型对薄膜的透过率进行模拟,用扫描电镜(SEM)观察了三层膜的断面结构,用X射线光电子能谱仪(XPS)测量了薄膜的成分随深度方向的变化,进一步验证了ZrO2/Si O2/ZrO2三层膜之间的渗透关系,同时对多层膜的界面结构探测方法起到了借鉴作用。     

椭圆偏振法测定在线Low-E玻璃的可见-近红外光学常数与膜厚

从在线Low-E玻璃光学机理出发,用椭圆偏振光谱仪对在线Low-E玻璃功能层和过渡层的可见-近红外波段的光学常数进行研究.测量了样品在三个不同入射角的椭偏参数,分别用Lorentz双振子模型和Cauchy模型来描述Low-E玻璃功能层和过渡层的光学色散特性.通过拟合椭偏参数获得在线Low-E玻璃的光学常数及每层膜厚度,并用扫描电镜对样品的膜厚进行表征.结果表明,Lorentz双振子模型和Cauchy模型能很好地解释在线Low-E玻璃的光学特性;同时,椭圆偏振法也为多层膜系统提供了一种测定光学常数和膜厚的可靠方法.     

掺氟SiO_2增透膜真空环境抗污染能力

以正硅酸乙酯为前驱体,采用氨水为催化剂配制SiO2溶胶,在胶体陈化过程中掺入十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷对胶体进行改性,并采用溶胶-凝胶法在K9基片上制备了改性的二氧化硅增透膜,用红外光谱仪、分光光度计、原子力显微镜、椭偏仪、静滴接触角测量仪、N2吸附-脱附对膜层性质进行了分析。结果表明:掺氟的二氧化硅膜层增透膜峰值透光率为99.7%;与水的接触角为129°;与二甲基硅油的接触角达到86°;膜层真空抗污染能力比掺氟前大大提高。     

In_2O_3和SnO_2透明导电膜

In_2O_3、SnO_2膜层具有透明导电的优良特性,可做各种光电元件上用的透明电极膜和防雾、防霜用的表面发热膜,以及利用其光学特性做红外反射膜等。这种膜层在电学和光学领域里有着广泛的用途,特别是最近在电手计算机、手表的液晶显示上得到了普遍应     

多功能椭偏测厚仪

研究成功一台变入射角反射式消光法多功能智能椭偏测厚仪。实验表明 :仪器的测厚准确度为± 0 1nm ;椭偏参数Ψ和Δ的测量重复性精度分别为± 0 1°和± 0 3° ,适用于纳米级薄膜厚度和折射率的测量     

软X射线多层膜反射式偏振光学元件设计

叙述了软X射线波段反射式多层膜起偏器和检偏器的设计原则和设计方法,计算了不同波段软X射线反射式多层膜起偏器和检偏器的性能,讨论了多层膜制作过程中,表界面误差(表面粗糙度和扩散)对起偏器和检偏器性能的影响,探讨了光谱分辨率对偏振元件测试过程的影响,这些设计、计算和分析为制作实用软X射线多层膜偏振光学元件提供了理论基础。     

对苯蒸汽灵敏的光纤传感器

利用SnO_2薄膜设计了一种对苯蒸汽灵敏的光纤传感器,灵敏范围为0—700ppm,灵敏度达5ppm。并研究了SnO_2∶ZnO膜及SnO_2∶Ti膜对苯蒸汽的气敏光学性能。解释了气敏光学机理。     

酸碱分步催化对溶胶-凝胶ZrO2膜光学性能的影响

 以丙醇锆作为前驱体,利用酸碱分步催化法制备了ZrO₂溶胶,用粒度仪检测胶体粒度;用N₂吸脱附表征凝胶的结构;采用旋转镀膜法在K9基片上镀制单层ZrO₂薄膜;用分光光度计和椭偏仪检测膜层的透过率、折射率及膜层厚度;用红外光谱仪检测胶体内部粒子间化学键状态。实验结果发现,在脉宽1 nm,波长1 064 nm时,采用此种胶体镀制的单层ZrO2膜层折射率达到1.74,单层膜损伤阈值为9.0 J/cm²,表明该方法集中了酸与碱两种催化方式的优点,一定程度上提高了膜层的光学性能。     

透明导电Cd2SnO4薄膜的光学特性研究

报道了射频反应性溅射Cd-Sn合金靶沉积的Cd_2SnO_4(简称CTO)薄膜在0.2～6.0μm波长范围内的透射和反射谱及其光致发光谱的测量结果,并由此对CTO膜光学性质进行了较详细的理论分析和讨论.     

Generalized ellipsometry of anisotropic media

The determination of the parameters of an arbitrary reflection matrix of a medium using PCSA null ellipsometry with a fixed compensator is considered. The ordinary four-zone scheme of measurements is shown to have limited capabilities of determining the matrix components. Additional measurements in the Kerr zones for the compensator axis oriented parallel to the plane of incidence or reflection extends the capabilities of the method and allows the problem to be solved completely in the case of small off-diagonal components.     

Total internal reflection ellipsometry: ultrahigh sensitivity for protein adsorption on metal surfaces

Total internal reflection ellipsometry (TIRE) is used to study adsorption of human serum albumin and fibrinogen on thin gold films. TIRE shows very high sensitivity for protein monolayers adsorbed on metal surfaces when surface plasmon resonance effects are utilized. The measured data, expressed in ellipsometric angles psi and D are of several orders of magnitude larger in comparison with those from similar experiments performed with traditional ellipsometry. TIRE in spectral mode opens a new path for precise studies of organic layers adsorbed on metal surfaces, with a potential for resolving the adsorbed layer microstructure.     

Ca2SnO4∶Tb3+绿色荧光粉的制备及光致发光研究

采用高温固相法合成了Ca2 SnO4∶Tb3+绿色荧光粉.利用X射线衍射分析了Ca2 SnO4∶Tb3+物相的形成.测量了Ca2 SnO4∶Tb3+的激发和发射光谱,激发光谱由一个宽激发峰组成,研究了Tb3+浓度对样品激发光谱的影响,结果显示,随Tb3+浓度增大,宽带激发峰发生了红移.发射光谱由四个主要发射峰组成,峰值...     

CdTe多晶薄膜沉积制备及其性能

在氩气和氧气混合气氛下,近空间升华法制备了CdTe多晶薄膜。薄膜的结构、性质决定于整个沉积过程。深入研究沉积过程中的热交换、物质输运,有助于获得结构致密具有良好光电性质的CdTe薄膜。分析了近空问沉积的物理机制,测量了近空间沉积装置内的温度分布,讨论了升温过程、气压与薄膜的初期成核的关系。结果表明,不同气压下制备的样品,均有立方相CdTe。此外,还有CdS和SnO2：F衍射峰。CdTe晶粒随气压增加有减小趋势;随气压的增加,透过率呈下降趋势,相应的CdTe吸收边向短波方向移动。采用衬底温度500℃,源温度620℃,在120℃的温差下,沉积时间4min上制备CdTe多晶薄膜,获得转换效率优良的结构为SnO2：F／CdS／CdTe／Au的集成电池。     

SO2薄膜气敏传感器光学特性的分析

采用光度法以及椭圆偏振法测量技术对掺有贵金属或过渡金属元素的SnO2薄膜以及在不同Po2/PAr比条件下制备的VOx系列的薄膜进行了系统的光学气敏特性测试。比较了各种薄膜对SO2气体的光学气敏特性,发现在一定条件下制备的SnO2/Pd、VOx薄膜对SO2气体在可见光区有很好的灵敏性,SnO2/Zr薄膜对SO2气体在近红外区有很好的的灵敏性。定性地用光学能隙的变化和自由载流子浓度的变化说明了薄膜在吸附气体后的光学性质的变化。     

锐钛矿型氧化物XO2（X=Ti,Sn,Zr,Ir）表面氧化性对NH3气体光学气敏传感特性的影响

摘要 金属氧化物气敏传感材料一直是当今的热门研究课题,锐钛矿相金属氧化物XO2（X=Ti,Sn,Zr,Ir）是具有传感特性的常见材料。光学气敏效应是指气体分子吸附在气敏传感材料上,与表面氧空位发生氧化还原反应,由于光学性质发生改变而检测出气体的成分和浓度,因此,氧化还原反应的强弱是反应传感性能的核心原因。本文采用密度泛函理论(DFT)体系下广义梯度近似(GGA)第一性原理平面波超软赝势方法,分析和计算了含氧空位的锐钛矿相XO2（X=Ti,Sn,Zr,Ir）表面特性。通过以NH3为目标分子,研究分子表面吸附引起的氧化还原反应的机理,分析不相同的氧化物表面的几何结构、吸附能、态密度、差分电荷密度、电荷布居、电荷转移、光学性质等。研究发现：目标分子稳定吸附在氧化物表面后改变材料光学性质。SnO2表面对分子的吸附能最大,IrO2表面与分子的吸附距离最小。NH3分子与表面间存在电荷转移,其转移电子数目大小为:IrO2＞TiO2＞ZrO2＞SnO2,氧化物表面氧化性的大小为:IrO2氧空位＞TiO2氧空位＞ZrO2氧空位＞SnO2氧空位;比较吸收谱和反射谱发生变化最为明显的是TiO2表面。结论,在可见光范围内,波长在400~530nm时,SnO2表面光学气敏传感效应更好。而在530~760nm范围TiO2表面光学气敏传感效应更好。     

图谱分析退火对本征SnO2多晶薄膜性能的影响

提高CdTe太阳电池转换效率的有效途径之一是适当减薄CdS窗口层,减薄了的CdS层会严重影响电池性能,解决方法是在窗口层和透明导电膜之间加一层高阻本征SnO2薄膜。采用反应磁控溅射制备了具有高阻抗的本征SnO2薄膜,并对其进行了后处理,利用XRD,XPS等方法研究了退火前后薄膜的结构,成分及表面化学状态的变化。结果表明:经N2/O2=4:1气氛550℃(0.5h)退火后,样品由非晶态转变为四方相结构的多晶薄膜,具有(110)择优取向;XPS分析表明退火后薄膜的氧含量增加、O(1s)峰向低能方向移动,SnO被氧化成SnO2,使得薄膜的透过率增大,退火后的本征SnO2高阻膜非常适合作为过渡层应用于CdTe太阳电池中。     

Albumin adsorption on oxide thin films studied by spectroscopic ellipsometry

Thin films of tantalum, niobium, zirconium and titanium oxides were deposited by reactive magnetron sputtering and their wettability and surface energy, optical properties, roughness, chemical composition and microstructure were characterized using contact angle measurements, spectroscopic ellipsometry, profilometry, X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray diffraction, respectively. The purpose of the work was to correlate the surface properties of the films to the Bovine Serum Albumin (BSA) adsorption, as a first step into the development of an initial in vitro test of the films biocompatibility, based on standardized protein adsorption essays. The films were immersed into BSA solutions with different protein concentrations and protein adsorption was monitored in situ by dynamic ellipsometry; the adsorption-rate was dependent on the solution concentration and the immersion time. The overall BSA adsorption was studied in situ using spectroscopic ellipsometry and it was found to be influenced by the wettability of the films; larger BSA adsorption occurred on the more hydrophobic surface, the ZrO₂ film. On the Ta₂O₅, Nb₂O₅ and TiO₂ films, hydrophilic surfaces, the overall BSA adsorption increased with the surface roughness or the polar component of the surface energy.     

汽相沉积法SnO_2薄膜光谱透过率气敏特性的研究

本文研究了用汽相沉积法制备ＳｎＯ２气敏薄膜和ＳｎＯ２膜的光谱透过率气敏特性。用汽相沉积制备ＳｎＯ２的方法是利用一个密封的石英管系统，把ＳｎＣｌ４溶液置于系统内，氧气通人系统，然后系统升温使ＳｎＣｌ４气化，通过控制氧气流量、沉积温度和沉积时间等，使气化后的Ｓｎ原子与氧原子在一定条件下生成ＳｎＯ２，沉积在玻璃衬底上。本文用ＡＳ－４３０Ｓ俄歇式电子能谱仪测试膜片的主要成分，并用光栅单色仪测试了膜片在乙醇还原性气体中的气敏特性。实验结果表明：与热喷法制备的ＳｎＯ２膜比较，沉积法具有工艺重复性好，可以控制沉积膜的厚度，灵敏度高等优点。因此，可制备出有选择性的“气敏－光透过率”型气敏传感器。