管式等离子体化学气相沉积质量转换动力过程的研究

本文对管式装置中等离子体化学气相沉积过程提出了一种数学描述方式,具体讨论了沉积过程中活性粒子产生频率、沉积速率和沉积效率等与电子密度、气体流速、气体压强等的相互关系,并对部分结果进行了理论解释。 关键词：     

等离子体化学气相沉积的实验与理论研究

对等离子体化学气相沉积(PCVD)过程进行了实验和理论研究,实验结果表明:实验条件和等离子体参数在PCVD过程中相互关联,等离子体参数直接影响PCVD过程,在此实验结果的基础上建立了一个二元动力学模型,假设PCVD过程是由等离子体参数决定,考虑了活性粒子与反应单体的扩散与对流.计算中使用了实际测量的电子参数.理论与实验结果基本符合. 关键词：     

甚高频高速沉积微晶硅薄膜的研究

采用甚高频化学气相沉积(VHF-PECVD)技术制备了系列微晶硅(μc-Si:H)薄膜样品,重点研究了硅烷浓度、功率密度、沉积气压和气体总流量对薄膜沉积速率和结晶状态的影响,绘制了沉积气压和功率密度双因素相图. 以0.75nm/s的高速沉积了器件质量级的微晶硅薄膜,并以该沉积速率制备出了效率为5.5%的单结微晶硅薄膜电池. 关键词： 微晶硅薄膜 高速沉积 甚高频化学气相沉积     

碳纳米管氧化成环制备研究

采用化学气相沉积方法制备的碳纳米管，用酸溶液进行弱氧化处理，经适当温度在大气中烧 灼后碳纳米管发生弯曲，在样品中出现大量的环状结构. 利用原子力显微镜、透射电子显微 镜和扫描电子显微镜对典型环直径为300 nm的碳纳米管环进行了表征. 烧灼温度和烧灼时间 对环的结构和产率有重要的影响. 实验数据统计结果表明，烧灼温度在510—530℃区间内 可得到超过40%的碳纳米管环产率，并且烧灼时间延长到120 min有利于提高碳纳米管环的产 率. 在加热情况下，碳纳米管端结合的羧基官能团脱水成酯，导致弯曲的碳纳米管结合成环 . 关键词： 碳纳米管环 化学气相沉积     

等离子体化学气相沉积及其在沉积超硬膜方面的应用

本文简要介绍了等离子体化学气相沉积的基本原理和几种主要类型的工艺特点，着重介绍了等离子体化学气相沉积在沉积超硬膜方面的新进展，主要包括制备氮化钛类薄膜、立方氮化硼薄膜、类金刚石薄膜及金刚石薄膜。     

化学气相沉积法制备定向碳纳米管阵列

以二茂铁和二甲苯分别作为催化剂和碳源，采用一种无模板的化学气相沉积法，使用单温炉设备，成功地制备了高度定向的碳纳米管阵列.分别用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电子能量散射谱、拉曼光谱对碳纳米管阵列进行形貌观察和表征, 并研究了不同工艺参数对碳纳米管阵列形貌的影响.结果表明：在生长温度为800℃，催化剂浓度为0.02g/mL，抛光硅片上容易获得高质量的定向碳纳米管阵列，在此优化条件下生长的定向碳纳米管的平均生长速率可达25μm/min.     

线性微波化学气相沉积制备SiNx薄膜的微结构及光学性能研究

利用自主研发的线性微波化学气相沉积系统在不同微波功率、微波占空比、基片温度、特气比例条件下制备了SiN_x薄膜. 通过扫描电子显微镜、椭圆偏振仪等表征测量技术, 研究了不同工艺参数对SiN_x薄膜表面形貌、元素配比、折射率、沉积速度的影响, 并探讨了薄膜元素配比、折射率、沉积速度间的关系. 结果表明: 利用线性微波沉积技术, 不同工艺参数下制备的SiN_x薄膜组成元素分布均匀, 同时具有平整的表面状态; 特气比例和微波占空比是影响薄膜折射率的最主要因素, 薄膜折射率在1.92–2.33之间连续可调; 微波功率、微波占空比、沉积温度、特气比例都对SiN_x 薄膜沉积速度影响较大, 制备的SiN_x薄膜最大沉积速度为135 nm·min^-1.     

光学薄膜自动设计的多目标优化方法

光学薄膜中已使用的优化方法郜是单目标寻优的,通过分析光学薄膜优化设计的原理,将薄膜设计的物理问题归结为混合离散变量的多目标优化设计的数学模型,并认为这是薄膜设计的一般性模型,现行的单目标优化算法只是这个模型的简化.基于这一新思路,并结合多目标优化算法的研究现状,采用了一种基于免疫应答原理的智能型多目标优化算法.该算法隐含并行处理能力,原理上是具备全局搜索能力的自适应随机性算法.将此算法运用到光学薄膜设计中,给出了一些优化的设计实例.结果表明,将多目标优化算法引入薄膜设计的新思路是可行的,将来会有较好的发展前景.     

Solution of the optical parameters of the thin film systems and interfaces

We report on the optical parameters of the semiconductor thin films determination. The method is based on the dynamical modeling of the spectral reflectance function combined with the genetic optimization of the initial model. The spectral dependency of the thin film optical parameters computation is based on the optical transitions modeling. The combination of the dynamical modeling and the genetic optimization enable comfortable analysis of the spectral dependences of the optical parameters and incorporation of the microstructure effects on the multilayer system optical properties. The results of the optical parameters of i-a-Si thin films determination are presented.     

银薄膜对光学基底表面粗糙度及光散射的影响

为了研究金属银薄膜与光学基底表面粗糙度和光散射的关系,提出了通过对光学薄膜矢量散射公式积分来获得界面粗糙度完全相关模型和完全非相关模型下其表面的总反射散射的方法.理论计算了光学基底上两种模型在不同厚度银膜下的总反射散射和双向反射分布函数.结果表明,当沉积在光学基底上的银薄膜的厚度大于80 nm后,两种模型下计算的银薄膜的表面总反射散射都等于基底的总积分散射,银薄膜能较好地复现出基底的粗糙度轮廓.实验研究表明为了复现基底的粗糙度,银薄膜的最佳厚度应在80~160 nm之间.     

Photoacoustic spectroscopy analysis of thin semiconductor samples

This paper is an analysis of determination possibility of the optical absorption coefficient spectra of thin semiconductor layers from their normalized photoacoustic amplitude spectra. Influence of multiple reflections of light in thin layers on their photoacoustic and optical absorption coefficient spectra is presented and discussed in detail. Practical formulae for the optical absorption coefficient spectrum as a function of the normalized photoacoustic amplitude spectrum are derived and presented. Next, they were applied for computations of the optical absorption coefficient spectra of thin In₂S₃ thin layers deposited on a glass substrate. This method was experimentally verified with the optical transmission method.     

PECVD技术制备单层光学薄膜抗激光损伤特性研究

采用PECVD技术在BK7玻璃基底上沉积了不同厚度的单层SiO2（折射率为1.46）和SiNx（折射率为1.84）光学薄膜,并对这2种膜层进行抗激光损伤阈值（LIDT）测试,分析讨论了PECVD技术制备的单层光学薄膜与抗激光损伤特性之间的关系。实验结果表明:PECVD技术制备的单层SiO2薄膜有较高的LIDT,薄膜光学厚度在o/4~o/2之间时,在光学厚度为350 nm时,LIDT有最小值21.7 J/cm2,光学厚度为433 nm时,LIDT有最大值27.9 J/cm2。SiNx薄膜的LIDT随着光学厚度增加而减小,在光学厚度为o/4时,LIDT有最大值29.3 J/cm2,光学厚度为o/2时,LIDT有最小值4.9 J/cm2。     

Effect of the laser fluence on structural and optical characterization of thin CdS films synthesized by femtosecond pulsed laser deposition

CdS thin films have been grown on Si(1 1 1) and quartz substrates using femtosecond pulsed laser deposition. X-ray diffraction, atomic force microscopy, photoluminescence measurement, and optical transmission spectroscopy were used to characterize the structure and optical properties of the deposited CdS thin films. The influence of the laser fluence (laser incident energy in the range 0.5–1.5 mJ/pulse) on the structural and optical characterizations of CdS thin films has been studied. The results indicate that the structure and optical properties of the CdS thin films can be improved as increasing the per pulse output energy of the femtosecond laser to 1.2 mJ. But when the per pulse output energy of the femtosecond laser is further increased to 1.5 mJ, which leads to the degradation of the structure and optical properties of the CdS thin films.     

SiO2和HfO2薄膜光学性能的椭偏光谱测量

结合XRD和原子力显微镜等方法,利用椭圆偏振光谱仪测试了单层SiO2薄膜（K9基片）和单层HfO2薄膜（K9基片）的椭偏参数,并用Sellmeier模型和Cauchy模型对两种薄膜进行拟合,获得了SiO2薄膜和HfO2薄膜在300-800nm波段内的色散关系。用X射线衍射仪确定薄膜结构,并用原子力显微镜观察薄膜的微观形貌,分析表明：SiO2薄膜晶相结构呈现无定型结构,HfO2薄膜的晶相结构呈现单斜相结构;薄膜光学常数的大小和薄膜的表面形貌有关;Sellmeier和Cauchy模型较好地描述了该波段内薄膜的光学性能,并得到薄膜的折射率和消光系数等光学常数随波长的变化规律。     

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。     

Optical properties of polysiloxane hybrid thin films containing nano-sized Ag–As–Se chalcogenide clusters

Chalcogenide glasses are attractive for all-optical signal processing due to their outstanding optical properties, including large optical nonlinearity, a high refractive index and high photosensitivity. In device fabrication, a challenge lies in the difficulty of obtaining thin films with a high stability and good uniformity. In this paper, optical thin films containing nano-sized chalcogenide clusters in polysiloxane matrices are fabricated by a modified plasma deposition process. The optical absorption and luminescence emission properties of the hybrid thin films were characterized by UV-Vis-NIR and fluorescence spectroscopy. Luminescent emission from Ag–As–Se nano-sized clusters was observed for the first time in these nano-hybrid thin films, and the mechanism was discussed.     

表面等离子共振效应中传统近似理论与薄膜光学理论

指出Kretschmann模型的传统表面等离子共振公式在求解金属薄膜的参量时存在近似性,采用更为严密的薄膜光学理论,通过薄膜膜系的特征矩阵,得出表面等离子体共振衰减曲线.结果表明,表面等离子体共振近似理论与薄膜光学理论得到的共振角及反射率幅度存在差别;采用等高线图,给出了共振角差随着金属介电常量的变化规律.进一步的实验表明,薄膜光学理论所得模拟结果较表面等离子体共振近似理论与实验值吻合地更好,证明薄膜光学理论应用在表面等离子体共振效应要优于常用的近似理论.最后,采用两种理论对表面等离子体共振传感器进行优化设计,结果表明,两种理论所获得的高灵敏度分布区域差异较大,必须采用薄膜光学理论提供更精确的薄膜参量,来优化设计高灵敏度表面等离子体共振传感器.