溶胶-凝胶方法制备AZO薄膜及其光电性能研究

采用溶胶-凝胶方法制备了AZO半导体透明导电薄膜,并研究了退火温度对其结构和性能的影响.结果表明:AZO薄膜的晶粒成等轴状,薄膜的电阻率在(2～8)×10-3 Ω·cm之间,平均透射率在80%以上.     

初始电子密度对光学薄膜激光损伤机制的影响

光学元件的激光损伤问题是激光器件向高功率密度方向发展中必须认识和克服的问题.基于Forkker-Planck方程,研究了激光与材料相互作用时的雪崩电离机制、多光子电离机制以及联合两种机制的情况.雪崩电离的产生需要一定密度的初始自由电子存在,该自由电子可以是材料中原本就存在的,也可能是光电离产生的.着重分析了材料中的初始自由电子对材料电离机制的影响.结果表明,雪崩过程在激光作用一段时间后会达到一个稳定的电离阶段(以自由电子平均能量不随时间变化为特征,且此时雪崩电离为材料电离的主导机制),该时间与光电离速率、材料中初始自由电子密度有关.材料中的初始自由电子可以在一定程度上掩盖光电离的作用效果.     

Damage induced by femtosecond laser in optical dielectric films

Both the nature of avalanche ionization （AI） and the role of multi-photon ionization （MPI） in the studies of laser-induced damage have remained controversial up to now. According to the model proposed by Stuart et al., we study the role of MPI and AI in laser-induced damage in two dielectric films, fused silica （FS） and barium aluminum borosilicate （BBS）, irradiated by 780-nm laser pulse with the pulse width range of 0.01 - 5 ps. The effects of MPI and initial electron density on seed electron generation are numerically analyzed. For FS, laser-induced damage is dominated by AI for the entire pulse width regime due to the wider band-gap. While for BBS, MPI becomes the leading power in damage for the pulse width T less than about 0.03 ps. MPI may result in a sharp rise of threshold fluence Fth on r, and AI may lead to a mild increase or even a constant value of Fth on r. MPI serves the production of seed electrons for AI when the electron density for AI is approached or exceeded before the end of MPI. This also means that the effect of initial electron can be neglected when MPI dominates the seed electron generation. The threshold fluence Fth decreases with the increasing initial electron density when the latter exceeds a certain critical value.     

Ti-O化合物制备TiO2薄膜热处理及透射率研究

采用离子束辅助蒸发,以TiO2,Ti3O5,Ti2O3为膜料,制备了具有良好光学透射性的TiO2薄膜.结果分析表明,所制备出的TiO2薄膜均为非晶态结构,退火后薄膜发生晶化均具有明显的(101)择优取向;晶化的程度和退火温度的高低有关;退火处理之后以TiO2,Ti3O5为膜料制备的薄膜透射率下降,而以Ti2O3为膜料的上升;膜料不同对氧的需求量不同:以TiO2,Ti3O5为膜料制备薄膜所需氧量,远小于以Ti2O3为膜料所需氧量,氧流量过多降低了薄膜的透射性能,且随氧流量的不同,薄膜的透射率曲线均发生偏移,膜料不同偏移度也不同.     

温度条件对反应电子束蒸发制备TiO2薄膜结构和性能的影响

研究基片温度(120～300 ℃)和热处理温度(400℃)对电子束蒸发TiO₂薄膜的结构和光学性能的影响.XRD分析表明,在120 ℃, 200 ℃和300 ℃的普通玻璃基片上采用电子枪加热蒸发制备的TiO₂薄膜具有非晶态结构,沉积态薄膜经过400 ℃保温1 h的热处理后得到的相为具有(004)取向的锐钛矿相,晶粒大小在3.6～8.1 nm之间.透射谱分析表明,薄膜的折射率随着基片温度的升高而增加;热处理后,薄膜的折射率也相应提高,其原因来自于薄膜的晶化.     

薄膜制备新技术及其应用研究

综述了近几年国内外在薄膜制备技术方面的研究进展，着重比较了蒸发沉积、溅射沉积、激光沉积、CVD、MBE和Sol-Gel等技术的优缺点，分析了这些技术在薄膜制备中应用前景。     

光学薄膜激光预处理能量密度选取

采用Nd∶YAG三倍频激光对光学薄膜进行了预处理.实验发现三倍频激光预处理对薄膜的抗激光损伤能力有明显的影响,影响规律比较复杂,归纳得出合适激光预处理能量密度与测试激光能量密度有关.理论上借助杂质诱导薄膜损伤的概率统计模型,从激光预处理引起的激光微区退火以及形成微尺寸损伤两个主要方面着手,很好地解释了复杂的实验现象.总体上看,预处理激光能量密度低于激光退火所需临界能量密度时,预处理效果以负作用为主;预处理激光能量密度高于激光退火所需临界能量密度,且低于激光诱导薄膜微损伤所需临界能量密度时,预处理效果以改善薄膜抗激光损伤能力为主,预处理激光能量密度要尽量选在这个范围内;预处理激光能量密度高于激光诱导薄膜微损伤所需临界能量密度时,预处理效果同样以负作用为主.     

以低价态钛氧化物制备TiO2薄膜研究

试验以Ti2O3,Ti3O5和TiO2作为初始膜料,在ZZS700-6/G型真空镀膜机上采用O2-离子束辅助蒸发制备氧化钛薄膜.用XRD检测方法确定各种膜料和薄膜的相成分,并全面地分析了各种膜料的蒸发特性和薄膜;用分光光度计测量薄膜的透射率,并分析薄膜的光学性能.试验表明,在采用Ti2O3,Ti3O5和TiO2作为蒸发制备氧化钛薄膜时,钛的氧化物中存在Ti3O5固态同一蒸发相;各种膜料在蒸发时,发生分解,熔池中的物质成分逐渐转变成同一蒸发相成分,最终完全转变成同一蒸发相.     

初始电子密度对光学薄膜激光损伤机制的影响

光学元件的激光损伤问题是激光器件向高功率密度方向发展中必须认识和克服的问题.基于Forkker-Planck方程,研究了激光与材料相互作用时的雪崩电离机制、多光子电离机制以及联合两种机制的情况.雪崩电离的产生需要一定密度的初始自由电子存在,该自由电子可以是材料中原本就存在的,也可能是光电离产生的.着重分析了材料中的初始自由电子对材料电离机制的影响.结果表明,雪崩过程在激光作用一段时间后会达到一个稳定的电离阶段（以自由电子平均能量不随时间变化为特征,且此时雪崩电离为材料电离的主导机制）,该时间与光电离速率、材料中初始自由电子密度有关.材料中的初始自由电子可以在一定程度上掩盖光电离的作用效果.
关键词:初始电子;激光损伤;光电离;雪崩电离