可见近红外双波段增透膜的设计及制备

以K9为基底设计了一种覆盖部分可见及近红外双波段的增透膜,即:增透波长包括0.55 ～0.78μm和1.0～1.3 μm两个波段.工艺实现采用了电子束蒸发物理气相沉积的方法,薄膜材料仅含有TiO2和SiO2,并分别作为高低折射率材料.利用岛津分光光度计对双面镀制该膜系样品的透过率进行测量,测试结果表明0.55 ～0.78μm波段平均透过率为98.01;,1.0～1.3μm波段平均透过率达到97.04;.通过SEM的膜层截面证实实际膜层厚度相对于设计值来说偏厚,致使透射率光谱曲线略往长波方向漂移,但所需波段内平均透过率仍可满足所需光学特性.环境测试表明:薄膜具有良好的稳定性和牢固度.该增透膜可以应用于可靠性要求较高的环境中.     

宽通带宽截止带通滤光片研究

本文以K9为基底设计了一种宽通带宽截止带通滤光片,即:540～750 nm为通带区域,400 ～ 520 nm、770～1100 nm为截止带区域,为实现这一特性,在K9基底的两侧分别设置长波通和短波通组合膜系,分别用于截止400～520 nm和770～1100 nm,而两者通带交集为540 ～ 750 nm,膜层总数为48层,膜层总厚度达5.03 μm,工艺实现采用了电子束蒸发物理气相沉积的方法,薄膜材料仅含有TiO2和SiO2,并分别作为高低折射率材料.利用分光光度计对镀有该组合膜的样品透过率进行测量,测试结果表明540～750 nm通带平均透过率达到了85.82;,通带相对半宽度达221 nm,400 ～ 520 nm和770 ～ 1100 nm的截止度分别达到1.36;和1.27;,实验结果与理论设计基本吻合,达到了宽通带宽截止的目标,环境测试表明:薄膜具有良好的稳定性和牢固度.该组合膜系可以应用于可靠性要求较高的环境中.     

超宽截止边带滤光片研究

以K9为基底设计了一种超宽截止边带滤光片,即:截止带波长0.5～0.85 μm、高透波长0.9～1.3 μm,膜层总数为57层,总厚度达6.026 μm,工艺实现采用了电子束蒸发物理气相沉积的方法,薄膜材料仅含有TiO2和SiO2,并分别作为高低折射率材料.利用分光光度计对该膜系样品的透过率进行测量,测试结果表明截止区(0.5～0.85 μm)的截止深度达5×10-3以下,截止带宽达350 nm,0.9～1.3 μm通带内的平均透过率也达到83.14;,除通带短波边缘外,实际样品的光学特性与设计结果基本相符,具有宽截止带深截止度、高通带透过率的特性.环境测试表明:薄膜具有良好的稳定性和牢固度.该边带滤光片可以应用于可靠性要求较高的环境中.     

氧离子后处理对氧化铟锡(ITO)薄膜电学和光学性能的影响

采用氧离子束对电子束蒸发制备且退火后的氧化铟锡(ITO)薄膜进行轰击后处理.经XPS检测发现氧元素在薄膜内含量增加,在深度方向上的梯度差下降.表面Sn4+含量增加,即掺杂离子浓度和载流子浓度提高,从而使薄膜方块电阻显著降低.当氧离子继续轰击时,薄膜的方块电阻保持平稳;同时,透过率曲线蓝移,紫外波段(300～400 nm)的平均透过率提高而可见光范围内(400 ～800 nm)的平均透过率略有下降,这种变化缘于薄膜的禁带宽度与折射率的增加.     

热等静压处理对元素级CVDZnS性能影响研究

元素级CVDZnS由于具有良好的光学性能和力学性能,是目前实用的中长波红外窗口材料.通过对元素级的ZnS进行热等静压工艺处理,对处理前后的ZnS进行了扫描电镜显微结构分析、透过率分析和弯曲强度的分析.研究表明,热等静压处理使得ZnS的晶粒有所长大,提高了光学性能,特别是可见光、1.06 μm及近红外波段透过率有了明显提高,但材料的弯曲强度有所下降.     

CdSe纳米晶薄膜的制备与特性研究

采用真空热蒸发技术,在光学玻璃基片上生长出排列整齐、高质量的CdSe纳米晶薄膜.通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(IR)等进行表征.结果表明,薄膜结晶性能较好,纳米晶颗粒约为40 ～70 nm,呈半月状,排列整齐;化学元素配比为49.4∶50.6,稍微富Se;红外透过率高,禁带宽度为1.89 eV,高于块状的CdSe晶体(1.70 eV).     

用化学气相沉积(CVD)法制备硫化锌(ZnS)体块材料中晶体缺陷和生长工艺的研究

本文报道了用化学气相沉积(CVD)法制备高质量红外光学体块材料硫化锌(ZnS)的制备工艺,研究了晶体缺陷对其光学性能的影响.XRD,XEM及IR表明,采用优化的沉积工艺和热等静压后处理,减少晶体中杂质、微孔、六方结构ZnS及Zn-H键的形成,使生长的CVD ZnS具有高的红外透过率,提高了材料的光学品质.     

HfO2薄膜反应磁控溅射沉积工艺的研究

采用纯铪(Hf)金属靶,在氧和氩反应气氛中进行了HfO2薄膜反应磁控溅射沉积,研究了电源功率、O2/Ar比例和工作气压对薄膜组成及薄膜沉积过程的影响.对制备的HfO2薄膜进行了退火处理,利用X射线衍射仪(GIXRD)、红外波谱仪(FT-IR)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)表征了退火前后HfO2薄膜的显微结构、组织组成及红外透过性能.采用胶带测试测定了HfO2薄膜的附着性能.本研究得到了优化的沉积工艺参数.     

热等静压处理对CVD ZnS/ZnSe复合材料性质的影响

对利用化学气相沉积(CVD)制备的ZnS/ZnSe复合材料进行了显微结构和光学性质的测试和分析.研究表明,热等静压过程使得CVD ZnS/ZnSe晶体内部晶粒尺寸明显增大,减少或消除了内部缺陷,提高了材料的光学透过率.     

化学浴沉积法制备ZnS薄膜的结构及可见-近红外光谱特性研究

采用化学水浴法,以ZnSO4、柠檬酸钠、NH3·H2O、SC(NH2)2为反应物,在玻璃衬底上制备了ZnS薄膜,采用XRD、SEM、分光光度计、台阶仪等手段研究了水浴温度、沉积时间、pH值等条件对ZnS薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能的影响.结果表明,ZnS薄膜经退火后出现明显特征衍射峰,为闪锌矿结构,可见光范围内平均透过率均大于80;.经过工艺优化,在水浴温度为80℃、沉积时间为1h、pH=10条件下沉积的ZnS薄膜表面均匀致密,可见光范围内平均透过率为89.6;,光学带隙为3.82 eV,适合做铜铟镓硒和铜锌锡硫薄膜太阳电池的缓冲层.     

BiOBr/Bi/BiPO4复合材料的制备及可见光光催化性能研究

本文成功制备了BiOBr/Bi/BiPO4三元复合光催化剂,并通过对甲基橙(MO)降解活性的测试发现,在可见光条件下,BiOBr/Bi/BiPO4表现出优良的光催化活性.采用XRD、XPS和HRTEM对所制备催化剂的结构、组成和形貌进行表征,DRS表征说明单质Bi的加入有利于可见光吸收光谱的拓宽,PL和PC表征说明单质Bi的等离子共振效应有利于复合光催化剂光生载流子的分离,从而提高复合光催化剂的光催化降解活性.     

可见光响应(001)晶面纳米TiO2光催化剂的制备及性能研究

以钛酸丁酯为钛源,氢氟酸为形貌控制剂,采用水热法合成了具有高表面能(001)晶面的锐钛矿相TiO2纳米材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及紫外-可见漫反射光谱分析(UV-vis)对样品的形貌、结构和谱学性能进行表征,并以甲基橙溶液为目标污染物,研究其光催化性能和最佳制备条件.结果表明,以氢氟酸为形貌控制剂时,可制备锐钛矿相(001)晶面纳米TiO2纳米材料,能拓宽TiO2体系光响应范围,并具有较高的光催化性能;当反应温度为180.℃、时间为24 h、F/Ti摩尔比为1.5时,样品对甲基橙溶液光催化降解率最高,在紫外光照射条件下1h内降解率可达99.08;,其可见光降解率为66.79;.     

Cu-g-C3N4/WO3可见光下降解四环素的性能研究

以尿素、氯化铜和偏钨酸铵为原料制备了Cu-g-C3N4/WO3新型异质结构催化剂,降解水体中盐酸四环素污染物.对制备的催化剂进行了XRD、SEM、UV-Vis、PL表征,从晶型结构、表面形貌、光电性能方面分析改性g-C3N4降解效果提高的原因.此外,以LED灯模拟可见光源,考察了不同WO3复合量、催化剂投加量、污染物初始浓度及溶液pH对盐酸四环素降解效果的影响,并探究了降解反应机理.结果表明WO3与Cu-g-C3N4进行了简单物理复合, Cu-g-C3N4包裹在WO3表面并形成Z型异质结构,影响了g-C3N4的能带结构,增强了可见光的吸收,降低了电子-空穴对的复合.当mWO3:mCu-g-C3N4＝5;,pH＝5时降解效果最佳,此外催化剂投加量越高、盐酸四环素浓度越低,降解效果越好,反应过程中主要活性基团为空穴、· O-2和· OH.     

InGaAlP/InGaP多量子阱中的红外向可见光的上转换

利用808nm激光二极管泵浦的Nd:YAG晶体发出的1064nm皮秒激光器实现了InGaAlP多量子阱材料的红外1064nm向可见光波长660nm、625nm、580nm的上转换,并且通过条纹相机收集的时间分辨表征了此材料的上转换激发态的寿命.波长1064nm向625nm的上转换激发态寿命约为5ns,而1064nm向660nm的上转换激发态寿命约为7ns.通过双光子原理解释了此现象.     

柔性碳纸上组装ZnO纳米阵列及其可见光下光电探测

采用两步水热法在柔性碳纤维纸上成功原位生长ZnO纳米阵列.该纳米阵列具有单晶结构,优良的电导传输效率等特点.柔性碳纤维纸作为一种环保材料,有着极好导电性、能快速传输光生载流子.对所制样品进行可见光下光电探测,实验结果显示:碳纤维上制备ZnO纳米阵列在可见光下有较高光电流.通过表征与分析,提出零价氧空位在ZnO提供能级致使其在可见光下能够激发.     

稀土Sm掺杂对纳米TiO2结构和可见光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了纯TiO2和稀土Sm掺杂TiO2纳米粉体( Sm-TiO2),通过XRD、XPS、FT-IR、UV-Vis-DRS、PL和Nano-sizer纳米粒度仪等对样品进行表征,以亚甲基蓝( MB)的光催化降解为探针反应,探讨稀土Sm掺杂对纳米TiO2的结构和可见光催化性能的影响。结果表明,Sm掺入TiO2后在表面存在Sm3+和Sm2+两种价态, Sm掺杂抑制了TiO2从锐钛矿向金红石的相转变,阻碍纳米晶粒生长,增加了纳米粉体表面羟基含量;适量的Sm掺杂能使TiO2吸收光谱的阈值波长红移,有效降低光生e-/h+的复合率,提高TiO2光催化活性。热处理温度500℃时,掺杂1.0wt;Sm的纳米TiO2样品在普通日光灯下对MB在6 h内的光催化降解效率达97;,明显高于同等条件下Degussa公司产品P25的降解率56;。     

ITO薄膜可见光区增透性能研究

采用MPS单极性脉冲磁控溅射法,在PMMA衬底上制备SiO2增透薄膜,通过改变溅射时间达到最优的增透效果.在此基础上,制备了不同溅射时间的ITO薄膜,系统研究了增透前后的可见光透过率、方块电阻和红外发射率的变化.实验结果表明,增透后薄膜可见光平均透光率提高大约6;,对于溅射时间小于60 min的ITO薄膜增透之后的平均透光率达到80;以上,同时薄膜的方块电阻以及红外发射率变化较小.     

CdZnTe晶片的Raman光谱研究

利用Raman光谱技术研究了CdZnTe晶片表面处理方法、激光功率及波长变化对CdZnTe晶片的Raman谱线影响.研究表明:CdZnTe晶片分别经过机械抛光、Br-MeOH溶液处理以及Br-MeOH溶液+ KOH/甲醇溶液处理后,由于表面晶格完整性的改变, Raman光谱出现了明显变化.采用514.5 nm、632.8 nm及785 nm激光激发CdZnTe晶片时,晶片的Raman波谱也有所不同,其中用785 nm激光激发样品,荧光发光峰位于100～200 cm~(-1)范围,掩盖了晶片Raman特征峰.在对CdZnTe晶片做Raman测试时,尽可能选择较低功率.     

不同衬底材料上金刚石薄膜成核特点的研究

研究了金刚石薄膜在WC-6;Co硬质合金、金属W和单晶Si片上的成核特点.实验结果表明,金刚石薄膜在上述衬底材料上的成核特点和成核机制不同.用于衬底研磨预处理的金刚石微粉粒度对金刚石在单晶Si片上的成核密度有较大影响,而对在WC-6;Co硬质合金和金属W上的成核密度没有太大影响.     

固结磨料研磨蓝宝石衬底的工艺研究

为获得高材料去除率和优表面质量的蓝宝石衬底,采用固结磨料研磨蓝宝石衬底提高加工效率,研究研磨压强、工作台转速、三乙醇胺(TEA)浓度和研磨垫类型四个因素对材料去除率和表面粗糙度的影响,并综合优化获得高材料去除率和优表面质量的工艺参数.结果表明:有图案的研磨垫、研磨压强为100 kPa、工作台转速为120 r/min、三乙醇胺的浓度为5;为最优研磨工艺参数组合,固结磨料研磨蓝宝石的材料去除率为31.1 μm/min,表面粗糙度为0.309 μm.