基片温度对PLD制备ZnO薄膜光学常数的影响

光谱椭偏仪被用来研究用脉冲激光沉积方法在Si(100)基片上,温度分别为400,500,600,700 ℃制备的ZnO薄膜的特性。利用三层Cauchy散射模型拟合椭偏参数,计算了每个温度下制备的ZnO薄膜在400~800 nm波长范围内的折射率(n)和消光系数(k)。发现基片温度对光学常数有很大的影响。通过分析XRD表征的晶体结构和 AFM表征的薄膜表面形貌,发现折射率的变化归因于薄膜堆积密度的变化。为了获得具有较好的光学和薄膜质量的ZnO薄膜,相比与其他沉积温度600 ℃或许是最佳的沉积温度。     

分光椭偏技术在铟锡氧薄膜光电特性研究中的应用

通过分光椭偏测量技术、并采用Drude和Tauc-Lorentz复合模型,研究了铟锡氧(ITO)薄膜在不同基底温度和退火过程中光学介电函数的变化。通过与霍尔效应以及光学带隙测试的数据对比,发现ITO薄膜的载流子浓度和光学带隙变化分别对材料红外和紫外波段光学介电函数有影响。通过分别研究材料在低能端和高能端的介电函数,得到光学介电函数与薄膜的载流子浓度和光学带隙的关系。该研究确定了利用非接触分光椭偏技术对ITO薄膜的电学和光学特性进行定量分析的近似方法。     

VO_2薄膜Vis-NIR及NIR-MIR椭圆偏振光谱分析

采用射频磁控溅射在石英玻璃基底上反应溅射制备单斜相(M相)VO_2薄膜.利用V-VASE和IR-VASE椭圆偏振仪及变温附件分别在0.5—3.5 eV(350—2500 nm)和0.083—0.87 eV(1400—15000 nm)入射光能量范围内对相变前后的VO_2薄膜进行光谱测试,运用逐点拟合的方式,并通过薄膜的吸收峰的特征,在0.5—3.5 eV范围内添加3个Lorentz谐振子色散模型和0.083—0.87 eV范围内添加4个Gaussion振子模型对低温态半导体态的薄膜椭偏参数进行拟合,再对高温金属态的薄膜添加7个Lorentz谐振子色散模型对进行椭偏参数的拟合,得到了较为理想的拟合结果.结果发现:半导体态的VO_2薄膜的折射率在近红外-中红外基本保持在最大值3.27不变,且消光系数k在此波段接近于零,这是由于半导体态薄膜在可见光-近红外光范围内的吸收主要是自由载流子吸收,而半导体态薄膜的d//轨道内的电子态密度较小.高温金属态的VO_2薄膜的折射率n在近红外-中红外波段具有明显的增大趋势,且在入射光能量为0.45 eV时大于半导体态的折射率;消光系数k在近红外波段迅速增大,原因是在0.5—1.62 eV范围内,能带内的自由载流子浓度增加及电子在V_(3d)能带内发生带内的跃迁吸收,使k值迅速增加;当能量小于0.5 eV时k值变化平缓,是由于薄膜内自由载流子浓度和电子跃迁率趋于稳定所致.     

射频磁控溅射制备氮化锌薄膜的椭圆偏振光谱研究

在不同的衬底温度下,使用反应射频磁控溅射法,在玻璃衬底上制备了氮化锌薄膜样品.用X射线衍射仪、原子力显微镜和椭偏仪对薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性质进行了表征分析.薄膜的晶粒尺寸会随着衬底温度的升高先增大后减小,在200?C时薄膜的结晶性最好.用椭偏仪测试样品,建立物理模型计算出氮化锌薄膜在430—850 nm范围内的折射率和消光系数等光学参数.利用Tauc公式计算出氮化锌薄膜的光学带隙在1.73—1.79 eV之间.     

利用磁光克尔效应计算材料的介电张量非对角元

利用磁控溅射的方法制备了Ag和Ag/Co双层薄膜样品.通过椭偏测量和磁光克尔测量,得到薄膜样品的有效光学常量和有效磁光参量,并通过数值分析得到介电张量的非对角元.实验结果表明:用通常公式计算和磁光测量与椭偏测量结合计算非磁样品Ag薄膜的光学常量的结果一致,验证了基于磁光测量方法计算介电张量非对角元的正确性.     

化学溶液法制备的Pb(Mg1/3 Nb2/3)O3-PbTiO3薄膜的光学性能

用化学溶液方法在宝石衬底及有LaNiO3缓冲层的Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了92%Pb(Mg1/3 Nb2/3)O3-8%PbTiO3(PMNT)薄膜,X射线衍射测试结果表明:在有LaNiO3缓冲层的Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备的PMNT薄膜几乎是纯钙钛矿相,且薄膜呈现(110)择优取向.通过对Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上的PMNT薄膜在2.5-12.6μm波长范围内的红外椭圆偏振光谱测试,并拟合得到了PMNT薄膜在2.5-12.6μm波长范围内的光学常数(n和k),通过对宝石衬底上的PMNT薄膜在200-1100nm波长范围内的可见-紫外透过率测试,并拟合得到了PMNT薄膜在200-1100nm波段的光学常数(n和k)和吸收系数α,进而推导出PMNT薄膜的禁带宽度为4.03eV.     

不同厚度溅射Ag膜的微结构及光学常数研究

用直流溅射法在室温Si基片上制备了4．9nm-189.0nm范围内不同厚度的Ag薄膜，并用X射线衍射及反射式椭偏光谱技术对薄膜的微结构和光学常数进行了测试分析。结构分析表明：制备的Ag膜均呈多晶状态，晶体结构仍为面心立方；随膜厚增加薄膜的平均晶粒心潮6．3nm逐渐增大到14．5nm；薄膜晶格常数均比标准值（0．40862nm)稍小，随膜厚增加，薄膜晶格常数由0．40585nm增大到0.40779nm。250nm-830nm光频范围椭偏光谱测量结果表明：与Johnson的厚Ag膜数据相比，我们制备的Ag薄膜光学折射率n总体上均增大，消光系数k变化复杂；在厚度为4．9nm-83.7nm范围内，实验薄膜的光学常数与Johnson数据差别很大，厚度小于33．3nm的实验薄膜k谱线中出现吸收峰，峰位由460nm红移至690nm处，且其对应的峰宽逐渐宽化；当膜厚达到约189nm时，实验薄膜与Johnson光学常数数据已基本趋于一致。     

金刚石薄膜的红外椭圆偏振光谱研究

采用红外椭圆偏振光谱对微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）和热丝化学气相沉积法（H-FCVD）制备的金刚石薄膜在红外波长范围（2.5—12.5μm）的光学参数进行了测量.建立了不同的光学模型，且在模型中采用Bruggeman有效介质近似方法综合考虑了薄膜表面和界面的椭偏效应.结果表明，MPCVD金刚石膜的椭偏数据在模型引入了厚度为77.5nm的硅表面氧化层、HFCVD金刚石膜引入879nm粗糙层之后能得到很好的拟合.最后对两种模型下金刚石薄膜的折射率和消光系数进行了计算，表明MPCVD金刚石薄膜的红外 关键词： 金刚石薄膜 红外椭圆偏振光谱 光学参数 有效介质近似     

膜厚对射频磁控溅射法制备的SnS薄膜结构和光学性质的影响

利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备SnS薄膜,用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)分别对所制备的薄膜晶体结构、组分、表面形貌、厚度、反射率和透过率进行表征分析。研究结果表明:薄膜厚度的增加有利于改善薄膜的结晶质量和组分配比,晶粒尺寸和颗粒尺寸随着厚度的增加而变大。样品的折射率在1 500~2 500 nm波长范围内随着薄膜厚度的增加而增大。样品在可见光区域吸收强烈,吸收系数达10⁵ cm^-1量级。禁带宽度在薄膜厚度增加到1 042 nm时为1.57 eV,接近于太阳电池材料的的最佳光学带隙(1.5 eV)。     

偶氮金属螯合物薄膜的光学常数和吸收光谱

偶氮金属螯合物薄膜是一类新型光信息存储和光学非线性材料。通过旋涂法在单晶硅上制备了三种新型偶氮染料：2-（4-甲革-2-噻唑基偶氮）-5-二乙基胺苯酚（MTADP）掺杂聚合物,MTADP的镍螯合物（Ni-MTADP）和锌螯合物（Zn-MTADP）薄膜。利用宽谱扫描全自动椭圆偏振光谱仪测定了上述薄膜的椭偏光谱,获得了三种薄膜在400—700nm波段的复折射率、复介电常量和吸收系数。两种金属螯合物薄膜的共振波长比非螯合物薄膜红移了60—70nm;光学常数和吸收系数在峰值的数值也发生了明显的变化。由于这两种螯合物具有不同的立体结构,Ni-MTADP薄膜的共振波长比Zn-MTADP有10nm的红移。     

Characterization of dip-coated ITO films derived from nanoparticles synthesized by␣low-pressure spray pyrolysis

In₂O₃:Sn (Indium Tin Oxide; ITO) films were prepared from a sol solution with highly crystalline ITO nanoparticles (less than 20 nm in size with 10 at.% Sn) which had been prepared by low-pressure spray pyrolysis (LPSP) in a single step. The ITO sol solution was prepared by dispersing LPSP-prepared ITO nanoparticles into ultra pure water. The nanoparticle ITO film was deposited on a glass substrate using a dip-coating method and then annealed in air at various temperatures. The optical transmittances of the ITO films were measured by UV–Vis spectrometry, and the films were found to have a high transparency to visible light (in the case of a film thickness of 250 nm annealed at 400°C, the transparency was in excess of 95% over the range λ=450–800 nm, with a maximum value near 100% at wavelengths above λ=700 nm). The optical transmittances of the films were influenced by the size of the ITO particle used, the film thickness and the annealing temperature. The ITO films showed a minimum resistivity of 9.5×10⁻² Ω cm, and their resistivity was affected by both the ITO particle size and the annealing temperature used.     

1 064 nm激光对氧化铟锡薄膜的损伤研究

 液晶光学器件在激光光束精密控制上具有重要应用前景,氧化铟锡（ITO）薄膜作为液晶光学器件的透明导电电极,是液晶器件激光损伤的薄弱环节。为此,建立了ITO薄膜激光热损伤物理模型。理论计算结果表明：1 064 nm激光对ITO薄膜的损伤主要为热应力损伤;连续激光辐照下,薄膜损伤始于靠近界面的玻璃基底内;脉冲激光辐照下,温升主要发生在光斑范围内的膜层,薄膜损伤从表面开始。利用泵浦探测技术,研究了ITO薄膜的损伤情况,测量了不同功率密度激光辐照后薄膜的方块电阻,结合1-on-1法测定了ITO薄膜的50%损伤几率阈值。实验结果表明：薄膜越厚,方块电阻越小,激光损伤阈值越低;薄膜未完全损伤前,方块电阻随激光功率密度的增加而增大。理论计算与实验结果吻合较好。设计液晶光学器件中的ITO薄膜电极厚度时,应综合考虑激光损伤、透光率及薄膜电阻的影响。     

Transparent conductive ITO/Ag/ITO multilayer electrodes deposited by sputtering at room temperature

ITO/Ag/ITO multilayers have been prepared onto conventional soda lime glass substrates by sputtering at room temperature. The optical and electrical characteristics of single layer and multilayer structures have been investigated as a function of the Ag and ITO film thicknesses. Transmittance and sheet resistance values are found mainly dependent on the Ag film thickness; whereas the wavelength range at which the maximum transmittance is achieved can be changed by adjusting the ITO films thickness. ITO/Ag/ITO electrodes with sheet resistance below 6 Ω/sq have been obtained for Ag film thickness above 10 nm and ITO layers thickness in the 30-50 nm range. These multilayers also show high transmittance in the visible spectral region, above 90% by discounting the glass substrate, with a maximum that is located at higher wavelengths for thicker ITO.     

Characteristic difference between ITO/ZrCu and ITO/Ag bi-layer films as transparent electrodes deposited on PET substrate

The metallic-glass film of ZrCu layer deposited by co-sputtering was utilized as the metallic layer in the bi-layer structure transparent conductive electrode of ITO/ZrCu (IZC) deposited on the PET substrate using magnetron sputtering at room temperature. In addition, the pure Ag metal layer was applied in the same structure of transparent conductive film, ITO/Ag, in comparison with the IZC film. The ZrCu layer could form a continuous and smooth film in thickness lower than 6 nm, compared with the island structure of pure Ag layer of the same thickness. The 30 nm ITO/3 nm ZrCu films could show the optical transmittance of 73% at 550 nm wavelength. The 30 nm ITO/12 nm ZrCu films could show the better sheet resistance of 20 Ω/sq, but it was still worse than that of the ITO/Ag films. It was suggested that an alloy system with lower resistivity and negative mixing heat between atoms might be another way to form a continuous layer in thickness lower than 6 nm for metal film.     

磁控溅射制备铬薄膜的结构和光电学性质(英文)

用直流磁控溅射技术在石英基片上制备不同厚度(5nm～114nm之间)的铬膜.使用X射线衍射仪和分光光度计分别检测薄膜的结构和光学性质,利用德鲁特模型和薄膜的透射、反射光谱计算铬膜的厚度和光学常量,并采用Van der Pauw方法测量薄膜电学性质.结果表明:制备的铬薄膜为体心立方的多晶态,随着膜厚的增加,薄膜的结晶性能提高,晶粒尺寸增大;在可见光区域,当膜厚小于32nm时,随着膜厚的增加,折射率快速减小,消光系数快速增大,当膜厚大于32nm时,折射率和消光系数均缓慢减小并逐渐趋于稳定;薄膜电阻率随膜厚的增加为一次指数衰减.     

磁控溅射制备铬薄膜的结构和光电学性质

用直流磁控溅射技术在石英基片上制备不同厚度(5 nm~114 nm之间)的铬膜.使用X射线衍射仪和分光光度计分别检测薄膜的结构和光学性质,利用德鲁特模型和薄膜的透射、反射光谱计算铬膜的厚度和光学常量,并采用Van der Pauw方法测量薄膜电学性质.结果表明:制备的铬薄膜为体心立方的多晶态,随着膜厚的增加,薄膜的结晶性能提高,晶粒尺寸增大;在可见光区域,当膜厚小于32 nm时,随着膜厚的增加,折射率快速减小,消光系数快速增大,当膜厚大于32 nm时,折射率和消光系数均缓慢减小并逐渐趋于稳定;薄膜电阻率随膜厚的增加为一次指数衰减.     

基于金属掺杂ITO透明导电层的紫外LED制备

为降低ITO薄膜对紫外波段的光吸收,制备低电压高功率的紫外LED,研究了一种基于金属掺杂ITO透明导电层的365 nm紫外LED的制备工艺。利用1 cm厚的石英片生长了不同厚度ITO薄膜以及在ITO上掺杂不同金属的新型薄膜,并研究了在不同的退火条件下这种薄膜的电阻和透过率,分析了掺杂金属ITO薄膜的带隙变化。将这种掺杂的ITO薄膜生长在365 nm外延片上并完成电极生长,制备成14 mil×28 mil的正装LED芯片。利用电致发光（EL）设备对LED光电性能进行测试并对比。实验结果表明:掺Al金属的ITO薄膜能够相对ITO薄膜的带隙提高0.15 eV。在600℃退火后,方块电阻降低6.2 Ω/□,透过率在356 nm处达到90.8%。在120 mA注入电流下,365 nm LED的电压降低0.3 V,功率提高14.7%。ITO薄膜掺金属能够影响薄膜带隙,改变紫光LED光电性能。     

近红外波段锑基铋掺杂薄膜厚度对光学常数与光学带隙的影响

采用磁控溅射法制备了不同厚度的锑基铋掺杂薄膜,用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)研究了薄膜结构随厚度的变化。利用椭圆偏振法测定了样品薄膜在近红外波段的光学常数与光学带隙,研究了膜厚对样品薄膜光学常数和光学带隙的影响。结果表明,膜厚从7 nm增加至100 nm时,其结构由非晶态转变为晶态。在950～2200 nm波段,不同厚度薄膜样品的折射率在4.6～8.9范围,消光系数在0.6～5.8范围,光学带隙在0.32～0.16 eV范围。随着膜厚的增加,薄膜的折射率和光学带隙减小,而消光系数升高;光学常数在膜厚50 nm时存在临界值,其原因是临界值前后薄膜微观结构变化不同。     

基于低维相变薄膜的显示器件光学性质的研究

采用传输矩阵模型研究了基于低维相变薄膜的显示器件的光学特性与器件结构的关系。显示器件的类型有反射型和透射型,器件结构的关键参数包括Ge_2Sb_2Te_5(GST)层的厚度、ITO层的厚度、GST层的晶态与非晶态的变化。结果表明:对于反射型器件,ITO层的厚度对器件的反射光谱影响较大,可以通过改变ITO层的厚度达到改变器件颜色的效果;GST层的厚度为12 nm时,GST的晶态与非晶态的变化使器件有最好的颜色对比度且消耗较低的电功率。对于透射型器件,通过使用超薄的GST薄膜,器件的透明度可以保持很高,器件的透明度在GST的厚度超过几纳米后迅速下降。     

Thickness Dependence of Resistivity and Optical Reflectance of ITO Films

Indium-tin-oxide （ITO） films deposited on crystalline silicon wafer and Corning glass are prepared by directcurrent magnetron sputtering method at room temperature with various thicknesses. The thickness dependences of structure, resistance and optical refectance of ITO films are characterized. The results show that when the film thickness is less than 40 nm, the resistivity and optical reflectance of the ITO film changes remarkably with thickness. The optoelectrical properties trend to stabilize when the thickness is over 55 nm. The GXRD result implies that the ITO film begins to crystallize if only the thickness is large enough.