TiO2/SiO2双层减反射膜的制备及其性能研究

采用真空电子束蒸发法制备TiO2/SiO2双层减反射膜,实现宽波段范围内的低反射率,以满足砷化镓三结太阳电池对入射光的需求.主要研究了基片温度、电子束流和充氧量对TiO2、SiO2单层膜性能(膜层厚度、折射率)的影响.研究过程中,按照三因素两水平的正交实验进行,用分光光度计对TiO2、SiO2薄膜样品的折射率进行测试.实验结果显示,两种氧化物介质膜的折射率均随基片温度和束流的升高而增加,随氧压的升高而降低,工艺参数对TiO2膜性能影响较大.     

Low-E/VO2复合镀膜玻璃的制备与性能研究

采用磁控溅射方法在单银Low-E玻璃基底上制备了ASV(Low-E膜系/SiO2/VO2)以及ASVS(Low-E膜系/SiO2/VO2/SiO2)复合膜系,得到可热致变色的近红外隔绝膜系.通过UV-NIR分光光度计、XPS、XRD、SEM,研究了VO2厚度以及SiO2增透层对膜系的透过、隔热性能的影响.结果表明,在20～90℃范围内,ASV膜系的红外平均透过率Tnir随温度升高降低,随着VO2厚度的增加,Tnir下降,选择系数Q先上升后下降.VO2厚度为50 nm时,90℃近红外隔绝性能增幅ΔTnir为18.56;,Q达到96.59;.相较ASV膜系,ASVS膜系的可见光透过率提升16.88;,90℃的Tnir不变.Q达到102.4;,性能优于ASV膜系.     

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。     

TiO2/蒙脱石复合物中纳米TiO2的相变与光催化性能

以TiOSO4.2H2O为TiO2的前驱体、蒙脱石为基体,采用水解-插层复合法,在不同热处理温度下制备了系列TiO2/蒙脱石纳米复合样品。采用XRD研究了样品中TiO2物相和晶粒大小等属性的变化,研究了样品对亚甲基蓝溶液的吸附脱色性和光催化脱色性。结果表明,热处理温度对TiO2/蒙脱石中TiO2物相与相对含量、晶粒大小和光催化脱色性等有很大影响。经700℃热处理的TiO2/蒙脱石复合样品锐钛矿晶粒仅为13.7 nm,光催化脱色率高达42.7%,总脱色率达79.8%;经1100℃热处理后,锐钛矿相对含量高达55.7%,锐钛矿晶粒为55.8 nm,光催化脱色率仍为32.5%,总脱色率高达46.6%;TiO2/蒙脱石复合样品中的TiO2与纯纳米TiO2样品相比,具有更高的锐钛矿相向金红石相转变的温度、更小的TiO2晶粒尺寸、更强的光催化脱色性。蒙脱石结构层对TiO2的相转变和晶粒长大具有明显的阻滞作用。     

TiO2/SiO2纤维的表征及其光催化活性

本文采用溶胶-凝胶法及离心甩丝,以TiCl4为钛源、乙酰丙酮为螯合剂成功制备了TiO2/SiO2纤维,并采用XRD 、FE-SEM、FT-IR和DSC -TG等手段对样品结构和性能进行表征.结果表明掺入SiO2可以抑制TiO2晶粒长大和晶型转变,700℃热处理后,未掺SiO2和掺15wt; SiO2的样品晶粒大小分别为32.4 nm和7.6 nm.TiO2/SiO2纤维直径为10～20μm,且表面含有大量纳米气孔.以活性艳红X-3B溶液为降解对象,研究了掺杂量、热处理温度对纤维光催化活性的影响,表明最优的方案为掺15wt; SiO2、热处理制度为700℃/2 h.     

磁控溅射（TiO2-ZnO）/TiO2梯度复合薄膜的制备及光致亲水性研究

采用磁控溅射离子镀设备制备了(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜,通过TEM、AFM、Raman、XPS分析了复合薄膜的结构、形貌和表面羟基含量,以甲基橙作为有机降解物,研究了(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜与普通TiO2-ZnO复合薄膜和TiO2薄膜在光催化性能和光致亲水性能上的差异。结果表明:(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜具有以主体为TiO2-ZnO层、顶层为TiO2的梯度结构,且薄膜表面致密、粒径均匀(10～14 nm),光催化性和亲水性均优于普通TiO2-ZnO复合薄膜和TiO2薄膜,且其光波响应范围红移至450 nm、表面羟基含量高达12.53%,同时梯度复合薄膜的抗光腐蚀性能良好,4 h以后其润湿角仍保持不变。     

坩埚下降法生长La2Ti2O7晶体及其光性能研究

采用高温坩埚下降法生长La2 Ti2 O7晶体,获得的晶体尺寸约为18 mm× 12 mm× 10 mm,其表面出现了一系列(004)解理面.X射线双摇摆曲线表明该晶体具有良好的结晶质量.透过光谱显示退火后的La2 Ti2 O7晶体在可见光范围内是透明的,当波长在800 nm左右时,透过率将显著下降.La2 Ti2 O7晶体的吸收边出现在500 nm波长附近.光折射指数分析表明退火La2 Ti2 O7晶体具有高的折射率.折射率色散方程确定为n2(λ) =4.61643 +0.16198/(λ2-0.01547) -0.47201λ2,利用该公式可计算出300～1680 nm范围内任意波长下的折射指数n值.     

低氟MOD法制备Zr掺杂YBCO厚膜的性能研究

提高膜厚是一种常用的提高YBCO涂层超导体导电能力的方法.如何在提高膜厚的基础上抑制薄膜的临界电流密度(Jc)在外场下的迅速下降是实现YBCO涂层导体产业化的关键.本文选用高钉扎效果的Zr掺杂YBCO复合薄膜进行膜厚和性能关系的研究,在LaAlO3基底上分别通过单次、两次、三次和四次涂覆制备了膜厚分别达200nm(单层膜)、400nm(双层膜)、600nm(三层膜)和800nm(四层膜)的Zr/YBCO复合薄膜,并详细研究了Zr/YBCO复合薄膜在不同膜厚下的微观结构、表面形貌以及超导性能.研究发现,低氟MOD法在重复涂覆制备厚膜的过程中大大节省了时间,提高了制备效率.此外,通过研究YBCO复合膜的厚度和临界电流的关系,得出如下结果:在厚度不超过600 nm的前提下,随着复合膜厚度的增大,其临界电流保持逐渐增加的趋势.其中,单层薄膜的上值最大,达到了3.34 MA/cm2;三层膜的Jc值达到了1.91 MA/cm2,其Ec值最大,达到了每厘米带宽114.6 A.     

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.     

基于玻璃基底的TiO2自清洁减反射薄膜的研究

采用直流磁控溅射(DMS)技术和能量过滤磁控溅射(EFMS)技术在玻璃基底上制备了TiO2薄膜.用TFC膜系设计软件优化设计了单层和双层减反射薄膜,确定制备工艺参数,根据优化结果分别制备了TiO2构成的单层和双层薄膜.利用SEM、椭偏仪、接触角测定仪和光催化测试系统对薄膜进行了表征和测试.实验结果表明:优化设计的膜层都具有良好的减反射性能,单层和双层薄膜在400~800 nm的平均透射率分别为0.845和0.891.氙灯照射30 min后接触角从61.5°变为28°和8°,后者具有超亲水性.紫外光照下对RhB的降解速率分别为-0.0019 min-1和-0.0034 min-1,具有良好的自清洁性能.单层和双层TiO2薄膜具有自清洁和减反射性能.由高低折射率匹配组成的双层薄膜有较平滑的曲线,光催化降降解性能和亲水性较好.     

AlAs/GaAs分布布拉格反射镜(DBR)的反射谱拟合与优化生长

对分布布拉格反射镜(DBR)的原理和特征进行了分析,使用传输矩阵方法计算了不同对数GaAs/AlAs反射镜的反射率曲线.利用分子束外延(MBE)设备生长了波长为920nm和980nm的半导体多层膜DBR反射镜,分析了实验测得的反射谱与理论拟合曲线之间的差异及其产生原因,实现了材料的优化生长,获得了反射率大于99;、中心波长和带宽接近理论计算值的DBR材料.该DBR的反射谱拟合与优化生长研究可应用于VCSEL和VECSEL激光器.     

Zn掺杂纳米TiO2材料制备与光催化性能的研究

通过水热合成的方法制备了Zn掺杂的纳米TiO2光催化剂.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及紫外-可见光分光计进行了物相结构、显微组织及光催化性能的检测与表征.结果表明:在Zn的掺杂量为0.6;时,纳米TiO2光催化剂由单一的锐钛矿相组成,晶粒尺寸约为6~10 nm,对太阳光的吸收波长增加到510 nm,提高对太阳光的利用效率,增强光催化的效果,经光催化反应100 min后,对甲基橙有机物的降解率达到92;.     

Preparation of organic-inorganic nano-composites for antireflection coatings

In this research, bi-layer thin film stacks that served as an antireflective coating were developed. The top layer was synthesized using tetraethoxysilane and 3-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate by the well-known sol-gel technique. Its refractive index was lower than that of the bottom layer, which was prepared by reaction between tetrabutoxyltitanium and γ-glycidoxy propyl trimethoxysilane. Antireflective coatings were obtained by spin-coating of the synthesized sols on a glass substrate, followed by pre-drying, UV-curing, and post-baking. Fourier transform infrared spectrometer was employed to investigate the evolution of chemical bonds during the UV-curing and the sol-gel processes. The size of the inorganic/organic hybrid particles in the sol was found to be less than 10 nm, as measured by transmission electron microscope and dynamic light scattering. Thermo gravimetric analyzer was used to find out the thermal degradation temperature of the two layers and the effect of post-baking. The results indicated that the thermal stability increased after post-baking at 200 °C for 15 min. The reflectance of the antireflection coating was controlled by the relative refractive indices and the thickness of the top and bottom layers. Under optimal synthesis condition, we obtained an antireflection coating, exhibiting a low reflection, 1% at 550 nm, in the visible range.     

Der Einfluß der Rauhigkeit der Probenoberfläche auf die Ergebnisse ellipsometrischer Messungen bei GaAs

The results of ellipsometrical measurements on GaAs show some discrepancies. This fact is discussed using a simple model of the rough GaAs surface. It is demonstrated in what way a rough surface influences the ellipsometrical measurements of the film thickness and the refractive index.     

Optical properties of tin sulphide (SnS) thin film estimated from transmission spectra

Thin films of tin sulphide (SnS) were deposited on tin oxide conducting glass substrates by thermal evaporation technique. The transmission spectrum of the SnS film in the wavelength range from 300 to 1100 nm has been obtained. X-ray diffraction has been used to determine the structure of the films. The film thickness and refractive index have been estimated from the transmission spectra. The results showed that the refractive index of the SnS thin films is thickness independent in the wavelength range 590 ≤ λ ≤ 1100 nm and found to be ~ 1.72. This result indicates that the SnS thin films are homogeneous and isotropic. The energy band gaps were found to be between 1.06 and 1.32 eV, which is in good agreement with literature values. The energy dependence of the obtained refractive index is also investigated.     

氧气氛退火对TiO_2薄膜结构和成分的影响

采用电子束蒸发在硅衬底上制备TiO2薄膜,并在氧气氛下进行退火处理。分别使用X射线衍射仪和椭圆偏振仪分析退火前后以及不同退火温度下薄膜样品的结构、成分和折射率,研究氧气氛下进行退火对薄膜结构、成分和折射率的影响。结果表明:氧气氛下退火能够有效地改善薄膜缺氧的问题,提高TiO2薄膜的质量。     

UV-vis辐照下H2Fe2Ti3O10/TiO2插层材料光催化活性的研究

在高压汞灯辐照下,通过插入反应将H2Fe2Ti3O10与n-C3H7NH2/C2H5OH和TiO2溶胶制备出H2Fe2Ti3O10/TiO2插层复合物.插入TiO2的层状钙钛矿化合物H2Fe2Ti3O10在UV-vis辐照下表现出高活性.实验结果表明H2Fe2Ti3O10/TiO2作为光催化剂在可见光(λ＞420nm)下辐照24h,降解甲基橙的速率为59.0;.与相同条件下降解率只有24;的商用光催化剂TiO2(Degussa P-25)相比,H2Fe2Ti3O10/TiO2表现出了更高的光催化活性.     

直流反应磁控溅射法制备ZnO: Zr透明导电薄膜

以Zn∶ Zr为靶材,利用直流反应磁控溅射法制备了ZnO∶ Zr透明导电薄薄膜.研究了沉积压强对ZnO∶ Zr薄膜形貌、结构、光学及电学性能的影响.实验结果表明所制备的ZnO∶ Zr为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向.沉积压强对ZnO∶ Zr薄膜的晶化程度、形貌、生长速率和电阻率影响很大,而对其光学性能如透光率、光学带隙及折射率影响不大.当沉积压强为2Pa时,ZnO∶ Zr薄膜的电阻率达到最小值2.0×10-3Ω ·cm,其可见光平均透过率和平均折射率分别为83.2％和1.97.