表面粗糙度对薄膜面向热导率的影响研究

通过求解声子辐射输运方程(EPRT)计算得到了薄膜的面向晶格热导率.在薄膜界面采用与声子波长相关的镜反射率模型,考虑了薄膜的厚度、温度和表面粗糙度等对其热导率的影响.结果表明,界面粗糙度对薄膜热导率的影响很大.减小界面粗糙度,会使得薄膜热导率大大增加.另外,薄膜厚度减小使得热导率峰值对应的温度增加.     

聚酰亚胺薄膜表面粗糙度的影响因素

采用热蒸发气相沉积聚合方法（VDP）制备了聚酰亚胺(PI)薄膜,研究了设备、衬底温度、升温过程和单体配比因素对PI薄膜表面形貌的影响。利用干涉显微镜和扫描电镜对薄膜表面形貌进行了分析;利用原子力显微镜测定了薄膜表面粗糙度。结果表明：设定蒸发源-衬底距离为74 cm时可成连续膜;蒸发源采用一段升温和多段升温时,膜表面均方根粗糙度分别为291.23 nm和61.99 nm;采用细筛网可防止原料的喷溅;均苯四甲酸二酐和4,4′-二氨基二苯醚（PMDA和ODA）单体沉积速率比值为0.9∶1时,膜表面均方根粗糙度值可减小至3.30 nm;沉积衬底温度保持30 ℃左右时,膜表面均方根粗糙度为4.01 nm, 随温度的上升,膜表面质量会逐渐变差。     

聚酰亚胺薄膜表面粗糙度的影响因素

 采用热蒸发气相沉积聚合方法（VDP）制备了聚酰亚胺(PI)薄膜,研究了设备、衬底温度、升温过程和单体配比因素对PI薄膜表面形貌的影响。利用干涉显微镜和扫描电镜对薄膜表面形貌进行了分析;利用原子力显微镜测定了薄膜表面粗糙度。结果表明：设定蒸发源-衬底距离为74 cm时可成连续膜;蒸发源采用一段升温和多段升温时,膜表面均方根粗糙度分别为291.23 nm和61.99 nm;采用细筛网可防止原料的喷溅;均苯四甲酸二酐和4,4′-二氨基二苯醚（PMDA和ODA）单体沉积速率比值为0.9∶1时,膜表面均方根粗糙度值可减小至3.30 nm;沉积衬底温度保持30 ℃左右时,膜表面均方根粗糙度为4.01 nm, 随温度的上升,膜表面质量会逐渐变差。     

Si表面离子束辅助沉积Ti纳米膜的研究

用离子束技术探讨了Si表面纳米Ti薄膜制备的可行性以及Ti薄膜组织结构与离子束工艺之间的关系。实验进行试样表面预处理、轰击离子能量、离子密度、温度、沉积时间等离子束工艺参数对单晶Si(111)表面沉积的Ti薄膜结构的影响。采用原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)分析了Ti膜表面晶粒形貌，并用X射线衍射仪(XRD)和俄歇电子谱仪(AES)分析了Ti膜的结构和成分。由于残余气体的影响，Ti膜发生了不同程度的氧化，随温度升高和轰击离子强度增加氧化愈加明显。     

二氧化钛薄膜表面粗糙度研究

为了探究二氧化钛(TiO₂)薄膜表面粗糙度的影响因素, 利用离子束辅助沉积电子束热蒸发技术对不同基底粗糙度以及相同基底粗糙度的K9玻璃完成二氧化钛(TiO₂)光学薄膜的沉积。采用TalySurf CCI非接触式表面轮廓仪分别对镀制前基底表面粗糙度和镀制后薄膜表面粗糙度进行测量。实验表明, TiO₂薄膜表面粗糙度随着基底表面的增大而增大, 但始终小于基底表面粗糙度, 说明TiO₂薄膜具有平滑基地表面粗糙的作用; 随着沉积速率的增大, 薄膜表面粗糙度先降低后趋于平缓; 对于粗糙度为2 nm的基底, 离子束能量大小的改变影响不大, 薄膜表面粗糙度均在1.5 nm左右; 随着膜层厚度的增大, 薄膜表面粗糙度先下降后升高。     

溅射过程中粒子能量对钛薄膜表面形貌影响

借助于原子力显微镜研究了离子束溅射沉积工艺中入射离子能量对制备的Ti薄膜表面形貌的影响。对薄膜表面高度数据进行相关运算，发现在此工艺条件下制备的薄膜具有典型的分形特征，利用分形表面高度—高度相关函数的唯象表达形式对不同能量下制备Ti薄膜表面的高度相关函数进行拟合。得到了薄膜表面的分形维数、水平相关长度、标准偏差粗糙度等参量。研究发现，入射Ar离子能量在300—700eV之间薄膜表面的粗糙度随着沉积粒子的能量增加而增大，分形维数随着入射离子能量的增加而减少。另外，在得到的分形维数基础上对不同溅射电压下Ti薄膜的生长机制进行了初步研究。     

直流磁控溅射制备AlN薄膜的结构和表面粗糙度

采用直流磁控反应溅射法,在Si(111)基底上成功制备了多晶六方相AlN薄膜.研究了溅射过程中溅射气压对薄膜结构和表面粗糙度的影响.结果表明:当溅射气压低于0.6Pa时,薄膜为非晶态,在傅里叶变换红外光谱中,没有明显的吸收峰|当溅射气压不低于0.6Pa时,薄膜的X射线衍射图中均出现了六方相的AlN(100)、(110)和弱的(002)衍射峰,说明所制备的AlN薄膜为多晶态,在傅里叶变换红外光谱中,在波数为677cm-1处有明显的吸收峰|随着溅射气压的增大,薄膜表面粗糙度先减小后增大,而薄膜的沉积速率先增大后减少,且沉积速率较大有利于减小薄膜的表面粗糙度|在溅射气压为0.6Pa时,薄膜具有最小的表面粗糙度和最大的沉积速率.     

直流磁控溅射制备AlN薄膜的结构和表面粗糙度

采用直流磁控反应溅射法,在Si(111)基底上成功制备了多晶六方相AlN薄膜.研究了溅射过程中溅射气压对薄膜结构和表面粗糙度的影响.结果表明:当溅射气压低于0.6 Pa时,薄膜为非晶态,在傅里叶变换红外光谱中,没有明显的吸收峰;当溅射气压不低于0.6 Pa时,薄膜的X射线衍射图中均出现了六方相的AlN(100)、(11...     

铜薄膜等离子改性及表面增强拉曼光谱的研究

表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)技术是一种基于探测吸附于金属基底表面分子振动光谱的快速无损检测方法,目前广泛应用于表面吸附、电化学催化、传感器、生物医学检测和痕量的检测与分析等领域。本实验采用直流磁控溅射技术在BK7玻璃基底上沉积一层厚度为50 nm的金属铜薄膜,在Ar离子轰击作用下获得不同表面粗糙度的金属铜薄膜样品,从而制备具有不同表面增强拉曼光谱活性的金属基底。实验样品分别通过X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）、分光光度计、拉曼光谱仪表征其结构、表面形貌及光学性质。测试结果表明铜膜在Ar离子束轰击前后,样品X射线衍射谱的峰值强度没有发生变化,说明其晶相结构未发生改变;随着离子束能量的增加,薄膜表面粗糙度改变,光学散射强度随着表面粗糙度的增加而增强;离子束薄膜表面改性后,以罗丹明B(Rh B)为探针分子,表征薄膜样品表面增强拉曼的活性,通过对比不同样品表面Rh B的拉曼光谱,发现其光谱强度随金属铜薄膜样品表面粗糙度的增加而增强。     

电子束、离子辅助和离子束溅射三种工艺对光学薄膜性能的影响

运用电子束、离子辅助和离子束溅射三种镀膜工艺分别制备光学薄膜,包括单层氧化物薄膜和增透膜,然后采取一系列测试手段,如Zygo轮廓仪、原子力显微镜、表面热透镜技术和X射线衍射等技术,来分析和研究不同的工艺对这些薄膜性能的不同影响,以判断合理的沉积工艺。     

中红外带通滤光片的设计与制备

中红外带通滤光片在航天、气象、遥感等领域有着重要的应用,峰值透过率和通带半宽度是带通滤光片的重要指标,主要取决于光学薄膜的膜系结构和具体设计。论述了一种在锗基底上采用锗和硫化锌两种材料设计并成功制备出中红外带通滤光片的方法。详细介绍了镀膜材料的选择以及这种方法的设计理论,给出了膜系结构,运用离子辅助沉积工艺在ZZSX-1100镀膜机上制备出了这种滤光片,测试结果表明:所制备的滤光片峰值透过率达到87%以上,通带半宽度为70 nm,光谱性能稳定,膜层致密,附着力好,膜系结构简单,易于实现。     

锗基底7～11.5μm高性能红外宽带减反射膜的研究

为了提高锗基底的透过率和膜层的机械强度，对锗基底上高性能的红外宽带减反射膜的设计与制备工艺进行了研究。介绍了红外宽带减反射膜的膜料选择、膜系设计以及采用 离子束辅助沉积该膜系的过程。给出了用该方法制备的7～11.5μm波段宽带减反射膜的实测光谱曲线，其峰值透过率高达99.5％以上，在设计波段范围内平均透过率大于97.5％， 膜层附着性能好，光机性能稳定。这对于红外光学系统的应用具有十分重要的意义。     

Highly flexible transparent and conductive ZnS/Ag/ZnS multilayer films prepared by ion beam assisted deposition

ZnS/Ag/ZnS (ZAZ) multilayer films were prepared on polyethene terephthalate (PET) by ion beam assisted deposition at room temperature. The structural, optical and electrical characteristics of ZAZ multilayers dependent on the thickness of silver layer were investigated. The ZAZ multilayers exhibit a low sheet resistance of about 10 Ω/sq., a high transmittance of 92.1%, and the improved resistance stabilities when subjected to bending. When the inserted Ag thickness is over 12 nm, the ZAZ multilayers show good resistance stabilities due to the existence of a ductile Ag metal layer. The results suggest that ZAZ film has better optoelectrical and anti-deflection characteristics than conventional indium tin oxide (ITO) single layer.     

0.6～1.55μm可见/近红外超宽带增透膜的研制

针对可见/近红外宽谱段光谱仪探测器窗口的使用要求,选择TiO2、M1和SiO2分别作为高、中、低折射率镀膜材料,通过不同方案对膜系进行了优化设计和比较。采用电子束蒸发兼离子束辅助沉积技术,通过不断调整工艺参数,得到了光学性能优良、制备重复性好、牢固度强且致密的可见近红外宽带增透膜。该增透膜在（650±10）nm、900～1 100 nm和（1470±10）nm三波段内平均透过率≥99%,在620～1 550 nm宽波段内整体平均透射率≥97%,满足了光谱仪探测器窗口的实际使用要求。     

等离子体辅助沉积HfO_2/SiO_2减反、高反光学薄膜

本文报导了用等离子体辅助（Ｐｌａｓｍａ－ＩＡＤ）沉积技术沉积ＨｆＯ２／ＳｉＯ２减反及高反光学薄膜。在波长１０６４ｎｍ处，ＨｆＯ２／ＳｉＯ２减反膜透过率大于９９．５％，ＨｆＯ２／ＳｉＯ２高反膜反射率大于９９．５％。     

离子束辅助沉积硅薄膜负极材料的研究

采用离子束辅助沉积法制备了锂离子电池硅薄膜负极材料,研究了硅薄膜的晶体结构、表面形貌和电化学性能.研究结果表明：硅薄膜是非晶态的结构;非晶态硅薄膜发生嵌脱锂反应的电位分别为0.03 V与0.34 V和0.16 V与0.49 V;硅薄膜表现出很高比容量和充放电效率,其可逆比容量和库仑效率分别为3134.4 mAh/g和87.1％;硅薄膜具有优异的循环性能,在0.5C倍率下200次循环后容量保持率为92.2%.关键词：硅薄膜离子束辅助沉积锂离子电池负极材料     

Design and fabrication of ultra broadband infrared antireflection hard coatings on ZnSe in the range from 2 to 16 μm

In conventional infrared multilayer antireflection coatings (MLAR) materials of fluoride and chalcogenide types are used, which are disadvantaged due to their low mechanical strength and poor stability against humidity and environmental impacts. In this paper, we show that high performance ultra broadband and hard infrared multilayer antireflection coatings on ZnSe substrates in the wavelength range from 2 to 16 μm can be designed and fabricated. Diamond-like carbon (DLC) hard coating as a mechanical and environmental protection layer was proposed and deposited onto MLAR surfaces (MLAR + DLC) using a pulsed vacuum arc ion deposition technique. The thickness of the high optical quality DLC can be optimized in the design simulation to achieve a practically best antireflection and surface protection performance. We show that a germanium thin film (15 nm) between the MLAR and DLC surfaces can be used as a transition layer for optical and material match. The average transmission of the fabricated MLAR+DLC surfaces was 93.1% in the wavelength range between 2 and 16 μm. The peak transmission was about 97.6%, close to the simulated values. The durability and stability against mechanical impacts and environmental tests was improved significantly compared with the conventional infrared windows.     

等离子体辅助制备窄带滤光片

研究了采用等离子辅助技术制备窄带滤光片的工艺。介绍了等离子辅助蒸镀系统的基本工作原理,描述了优化膜厚均匀性的过程。在有色玻璃上制备了由多层TiO2和SiO2薄膜组成的窄带滤光片,测试并分析了窄带滤光片的性能。试验结果表明,采用等离子体辅助蒸镀技术能够批量制备具有优良光学性能的窄带滤光片。     

Long-length IBAD-MgO buffer layers for high performance RE-123 coated conductors by a large ion beam source

In Fujikura, a large-scale ion-beam-assisted deposition (IBAD) system with a large ion source has been employed to fabricate biaxially textured MgO films. The large-scale IBAD system has multiple deposition lanes where substrate tapes move, and therefore we have to optimize experimental conditions at each lane. We selected an appropriate deposition area and, finally, we successfully fabricated a 1 km-length IBAD-MgO film at a production rate of 1 km/h. We also studied pulsed-laser-deposited (PLD) CeO₂ films directly on the IBAD-MgO films in spite of a large lattice mismatch between CeO₂ and MgO. From transmission electron microscope (TEM) observations at an interface between MgO and CeO₂ films, it is revealed that there is domain-matching-epitaxy relationship between MgO and CeO₂ films. We also fabricated thin (1.0 μm) and thick (3.7 μm) PLD – GdBa₂Cu₃O_7−x (GdBCO) film on the long-length CeO₂/MgO substrate (over 150 m). Critical currents (I_c) and current density (J_c) were over 300 A and 3 MA/cm² respectively for the thin GdBCO film and were about 645 A and 1.7 MA/cm² for the thick GdBCO film at 77 K in self-field.