封面解读

正本封面展现了大陡度透镜表面膜层折射率和膜层厚度均匀分布对激光光束质量的影响。大陡度透镜表面弯曲特性在膜层蒸发沉积过程中产生明显的遮挡效应,导致膜层的沉积角度、堆积密度和表面粗糙度发生变化,进而使得膜层厚度和折射率产生不均匀分布现象。采用宽角宽带膜系和温度-转速综合调控技术可解决这种膜层生长特性改变和均匀性难题,提升激光光束通过透镜后的光束质量。     

PECVD制备氮化硅薄膜的研究

采用PECVD法制备了氮化硅薄膜,探讨了沉积参数对氮化硅薄膜折射率的影响和衬底温度对氮化硅薄膜形貌和成分的影响规律。结果表明,不同的NH3流量可改变反应腔体内的氮硅比,对氮化硅的折射率,即减反射性能影响较大;衬底温度是影响氮化硅薄膜形貌和成分的主要因素;在衬底温度达到400℃时,形成了白色团状或岛状的氮化硅膜。     

PECVD法氮化硅薄膜制备工艺的研究

采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在单晶硅衬底上制备了氮化硅薄膜,分别使用膜厚仪、椭圆偏振仪等手段对薄膜的厚度、折射率等参数进行了表征。研究了硅烷氨气流量比、极板间距等工艺参数对氮化硅薄膜性能的影响,发现当硅烷氨气流量比增加时,薄膜厚度和折射率均随之增加,并发现退火工艺可以有效降低氮化硅薄膜的氢氟酸腐蚀速率。     

管式PECVD射频功率对氮化硅薄膜性能的影响

氮化硅薄膜作为传统的晶体硅太阳电池钝化减反膜,其性能的变化直接影响电池的转化效率。通过改变管式PECVD的射频功率,制备了不同膜厚和折射率的氮化硅薄膜,并分别进行了薄膜致密性以及硅片镀膜后少子寿命的测试。实验及测试结果表明,改变PECVD的射频功率对氮化硅薄膜的沉积速率及其薄膜的性能有重要影响。     

快速热处理对PECVD氮化硅薄膜性能的影响

利用PECVD在硅片上沉积了氮化硅(SiNx)薄膜,将沉积膜后的样品放在N2气氛中进行快速热处理(RTP),研究了不同快速热处理对PECVD氮化硅薄膜件能的影响.采用原子力显微镜(AFM)检测薄膜的表面形貌,利用椭圆偏振仪测量样品膜厚和折射率,利用准稳态光电导衰减法(QSSPCD)测鼋样品的少子寿命.实验结果表明随着RTP温度的升高,薄膜厚度迅速减小,折射率迅速增大;低于500℃热处理时,少子寿命基本不变;高于500℃热处理时,随着温度的升高,少子寿命急剧下降.氮化硅薄膜经热处理后反射率基本不变.     

真空退火对低频PECVD氮化硅薄膜性能的影响

研究了真空退火温度对不同流量比工艺参数下PECVD氮化硅薄膜性能的影响,测试了退火后氮化硅薄膜厚度、折射率以及在氢氟酸中的腐蚀速率。结果表明,退火后氮化硅薄膜厚度及折射率变化与薄膜沉积工艺条件有关,而薄膜在氢氟酸中的腐蚀速率在退火后大大降低。结合退火前后氮化硅薄膜的红外透射谱对以上测试结果进行了讨论。     

二氧化钒薄膜用于激光防护时膜层厚度的计算

VO2膜作为相变温度最接近室温的热致相变材料,相变前透过率高,探测器可正常工作,吸收来袭激光能量相变后透过率低,起到保护探测器作用,可用在激光防护领域。膜层厚度对透过率有很大影响,采用吸收膜的特征矩阵方法加以分析,通过VO2膜的折射率及消光系数等光学参数,计算出薄膜相变前后透过率。按照符合透过率相变前75%,相变后5%的薄膜,计算出厚度,结合对溅射产额和溅射速率的计算,可得到制备时间。在硒化锌基片上制备了VO2膜,用红外分光光度计测量出相变前后透过率为79.2%和12.3%。样品经轮廓仪测量得到的厚度与计算得到的厚度基本相符。     

离子束增强沉积氮化硅薄膜生长及其性能研究

用离子束增强沉积技术合成了氮化硅薄膜并研究了薄膜的组分、性能和结构.结果表明,离子束增强沉积生长的氮化硅薄膜的组分比,可借助于调节氮离子和硅原子到达率之比加以控制.在合适条件下生长的氮化硅薄膜,其红外吸收特征峰在波数为840cm~(-1)附近,光折射率在2.2到2.6之间,其组分为Si_3N_4用RBS、AES、TEM、SEM、ED及扩展电阻,测量和观察生成的氮化硅薄膜的组分深度分布及结构.发现,离子束增强沉积制备的氮化硅薄膜,存在着表面富硅层、氮化硅沉积层及混合过渡层这样的多层结构.薄膜呈球状或方块状堆积.基本上是无定形相,但局部可观察到单晶相的存在.离子束增强沉积制备的氮化硅薄膜中的含氧量比不用离子束辅助沉积的显著减少.     

沉积功率和气压对低频氮化硅薄膜应力的影响

利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺,在不同射频功率,不同反应气压条件下制备了氮化硅薄膜。研究了低频工艺中氮化硅薄膜的沉积速率、应力以及厚度均匀性与其二者的关系。结果表明,射频功率的改变直接影响到离子对衬底的轰击效应,而反应气压的改变影响气体分子的平均自由程。离子轰击效应和分子平均自由程对氮化硅薄膜的生长过程产生影响,从而影响沉积速率、应力以及厚度均匀性等基本性质。     

薄膜晶体管透明电极铟锡氧化物雾状不良的分析研究

对FFS-TFT制作工艺中,与氮化硅膜层接触的透明电极ITO发生的雾状不良进行分析研究。通过扫描电子显微镜、宏观/微观显微镜和背光源测试设备对样品进行分析。结果显示接触层的等离子体界面处理对ITO的透过率和膜质特性有较大影响,可导致严重的雾状不良发生和刻蚀工艺中的膜层下端过度刻蚀的问题。通过在透明电极ITO上面沉积微薄的过渡缓冲膜层,并优化界面等离子体处理条件,可以改善雾状不良。     

TFT-LCD阵列穿透率提升的研究

提高薄膜晶体管液晶显示器阵列基板的光利用效率的主要方法是提高开口率和穿透率。文章制作了低温多晶硅阵列穿透区多层膜,考察膜层以及结构对穿透率的影响,研究阵列光线穿透率提升的方法。结果表明,层间介质层（ILD）完成后不同折射率膜层接口对穿透率影响较大,平坦层（PL）的厚度对穿透率没有明显影响,导电膜氧化铟锡（ITO）厚度增加,穿透率下降。通过在阵列穿透区减少膜层数量和改变膜层组分,减少折射率差异较大的界面,可增加穿透率7%左右。     

SiH_4-NH_3-N_2体系LPCVD氮化硅薄膜的研究

通过傅立叶红外光谱(FTIR)和X光电子能谱(XPS)研究了SiH4-NH3-N2体系在不同气体原料比情况下,低压化学气相沉积(LPCVD)SiNx薄膜的化学组成,利用原子力显微镜观察了SiNx薄膜的微观形貌,借助椭圆偏振仪研究了薄膜的折射率。结果表明:当原料气中氨气与硅烷的流量之比(R)较小时(R<2),获得富Si的SiNx薄膜(x<1.33),折射率较高。当氨气远远过量时(R >4),获得近化学计量的的SiNx薄膜(x = 1.33),折射率处于1.95~2.00之间。在适当的工艺条件下,获得的SiNx薄膜H、O含量很低,薄膜表面均匀、平整。     

镀膜级联长周期光纤光栅折射率传感研究

镀膜的级联长周期光纤光栅（Cascaded Long-Period Fiber Gratings, CLPFGs）对膜层的折射率及环境折射率有很高的敏感性, 可用作气体传感器或溶液浓度传感器。本文采用耦合模理论与传输矩阵法, 数值计算了不同薄膜厚度下镀膜CLPFGs干涉峰波长的相对变化率与薄膜折射率的相对变化率的比值, 及不同薄膜厚度下镀膜CLPFGs干涉峰波长的相对变化率与环境折射率的相对变化率的比值。选择恰当的镀膜厚度, 使镀膜CLPFGs传感器的灵敏度最优化, 结果表明镀膜CLPFGs传感器对薄膜折射率及环境折射率的分辨率可达10-5。     

基于MSM结构的表面等离子体共振光纤折射率传感器

基于表面等离子体共振(SPR)效应,设计了一种基于多模-单模-多模(MSM)结构的光纤折射率传感器。采用光纤熔接的方式构成MSM结构,并且在单模光纤的表面涂覆二氧化钛/银(TiO2/Ag)复合膜构成传感单元。利用FDTD Solutions仿真分析了单模光纤长度与金属膜厚度对传感器性能的影响。结果表明:单模光纤长度越长,共振深度越深;TiO2/Ag复合膜中Ag膜厚度为50nm,TiO2膜厚度为20nm时,传感器性能最优,在1.33~1.41环境折射率范围内,传感器的灵敏度约为6 875nm/RIU。实验结果表明该光纤折射率传感器结构制作工艺简单、灵敏度高。     

一维光子晶体透射率的数值模拟

根据光子晶体的电磁特性,求解麦克斯韦方程,应用传输矩阵法求解一维光子晶体中电磁波传播的透射率特性,通过改变构成一维光子晶体的层数、材料折射率和材料厚度,得到层数变化对禁带宽度变化影响不大,折射率差值增大时带隙宽度也逐渐增大,两介质厚度有一定厚度差比厚度一样时形成较宽带隙。     

倾斜长周期光纤光栅薄膜传感器特性研究

为设计高灵敏光纤光栅薄膜传感器,基于耦合模理论研究了表面镀制高折射率敏感薄膜的倾斜长周期光纤光栅（TLPFG）耦合特性和薄膜折射率传感特性。TLPFG能激发高阶（角向序数l1）包层模耦合,高阶包层模耦合系数随倾角增大而增大,80时,高阶包层模耦合系数远小于1阶包层模耦合系数。研究表明,光栅倾角变化不影响包层模耦合谐振波长,但影响光谱透过率。进一步研究了TLPFG在80时1阶5次包层模耦合的光谱透过率对薄膜折射率变化的响应,分析了光栅结构参数（L、、）和薄膜参数（h3,n3）对薄膜折射率响应灵敏度的影响,结果表明,响应灵敏度相比于非倾斜LPFG可提高一个数量级,对薄膜折射率的分辨率可达10-9。     

PECVD沉积双层SiNx对太阳电池性能的影响

提出了一种简单有效的制备双层SiNx薄膜的方法,其薄膜具有良好的减反射钝化特性。采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法,通过控制SiH4和NH3气体流量比,在p型多晶硅衬底上生长单层及双层SiNx膜。随后使用薄膜测试分析仪测量了薄膜的厚度、折射率及反射率,并用Semilab WT-2000测量少数载流子寿命,通过测量量子效率,对单、双层膜电池进行了比较。实验结果表明:相比单层减反射钝化膜,采用双层SiNx膜,少数载流子寿命可以得到更好的改善,开路电压可提高约2 mV,短路电流可提高约40 mA,电池效率能提高0.15%。     

3.5～4.0μm低温光谱带通滤光片的设计与研制

新一代气象卫星对红外带通滤光片的光谱控制提出了很高的要求:滤光片在工作温度(92K)下的光谱曲线被严格限定在一个由内、外框组成的区域之内。分别采用Ge和SiO作为高低折射率膜层材料,设计了含有4个谐振腔的带通膜系来提升通带边缘的陡度;对带通膜系中反射膜层的光学厚度进行了优化调整,压缩了通带内的波纹;根据膜层材料的折射率-温度变化特性,设计出了低温条件下符合光谱要求的带通滤光片。采用真空蒸发和光学极值监控的方法,研制出了92K低温下符合内、外框限制要求的带通滤光片,其通带内的峰值透射率达到93.2%,平均透射率达到91%,波纹幅度控制在5.2%以内。     

磁控溅射法制备的PZT非晶薄膜光学性质研究

采用磁控溅射方法在石英玻璃上制备了PbZrxTi1-xO3(PZT)(x=0．52)非晶薄膜,并测量了200～1100nm的紫外．可见．近红外透射光谱．基于薄膜的结构和多层结构的透射关系,发展了仅有6个拟合参数的光学常数计算模型．利用该模型,可以同时获得薄膜在宽波段范围内的光学常数和厚度,得到折射率的最大值为2．68,消光系数的最大值为0．562,拟合薄膜厚度为318．1nm．根据Tauc′s法则,得到PZT非晶薄膜的直接禁带宽度为3．75eV．最后,利用单电子振荡模型成功地解释了薄膜的折射率色散关系．     

氮化硅薄膜的应力与性能控制

提出一种通过构建特殊的多层膜结构的方法,降低SiNx薄膜的残余应力.曲率和拉曼两种测量结果都表明,通过引入一层240 nm SiO2薄膜,可以使SiNx薄膜的残余应力从高的张应力(+358 MPa)明显地降低到低的压应力(-57 MPa).重要的是,这种应力的改变能够使薄膜在光学带隙保持不变的情况下,SiNx薄膜的折射率发生增大,取得常规方法难以达到的效果.遗憾的是,该过程同时使SiNx薄膜的杨氏模量和硬度等力学性能减弱.此外,还把相关结果与常规方法调控SiNx薄膜应力的结果相比较.证明了通过改变SiNx薄膜的应力可以调控薄膜的其它物理性能.