射频磁控溅射制备非晶WO3薄膜的结构及其光电性质研究

采用射频磁控溅射技术,以WO3陶瓷靶为原料,在透明导电氧化铟锡（ITO）玻璃上沉积了非晶相WO3薄膜,研究了溅射功率对薄膜结构及光学性质的影响,并研究了WO3薄膜的电致变色特性。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射技术（XRD）表征了薄膜的表面形貌和内部结构;利用UV-Vis分光光度计表征了薄膜在变色前后的光学透过性质,利用电化学测试工作站研究了WO3薄膜的电致变色性质,并从原理上分析了WO3薄膜的变色机理。研究结果表明,不同功率下获得的WO3薄膜均为非晶结构,在可见光范围内有较高的透过率。透明的WO3薄膜在负向电压下逐渐转变成深蓝色,且在撤去电压后其颜色不变,当施加正向电压时,薄膜又转换为透明态,表现出良好的电致变色特性。所制备WO3薄膜在550nm处褪色态的透过率为83%,着色态的透过率为29%,使得该薄膜在智能窗方面具有广阔的应用前景。     

溅射功率对In2S3薄膜结构及其性能的影响

采用磁控溅射法,在玻璃基底上一步沉积In2S3薄膜.研究了溅射功率对In2S3薄膜的成分、结构、表面形貌和光电性能的影响.结果表明:所制备的所有薄膜均为β-In2S3,无杂相存在,且具有(222)面择优生长特性.溅射功率对薄膜的成分、厚度和结晶度具有明显的影响,并因此影响薄膜的光学和电学性能.薄膜在100 W沉积时最接近化学计量比,薄膜的透过率随着溅射功率增大在500 nm波段附近显著提高,禁带宽度达到2.45 eV,同时电流密度增大两个数量级.     

WO 3薄膜电致变色器件的响应时间测试及其改善方案

电致变色(Electrochromism,EC)器件,具有工作电压低、多稳态、静态无功耗、变色功耗低、透光度/反射度连续可调等特点.WO3制作的电致变色器件存在响应时间过长、光学调制幅度较低等问题.为了能够进一步缩短响应时间,本文使用WO 3作为变色层的材料并制备电致变色器件,研究了不同氩氧流量比下对WO 3薄膜的影响...     

离子束溅射Al2O3薄膜及其在蓝宝石窗口中的应用

为了研究Al_2O_3薄膜在蓝宝石光学窗口中的应用,采用离子束溅射技术制备了不同工艺条件下的Al_2O_3薄膜,根据薄膜的测试结果对薄膜的折射率和消光系数进行了拟合,分析了工艺条件对Al_2O_3薄膜性能的影响。在蓝宝石窗口上用ZnS和Al_2O_3作为高、低折射率材料,设计并制备了电视(600～900 nm)和中红外(3.4～4.8mm)双波段高效减反射薄膜,测试结果表明,薄膜的减反射效果良好,具有较强的环境适应性,适合于作为光学窗口薄膜。而Al_2O_3薄膜吸潮引起的2.8～3.5mm波段的吸收,以及蓝宝石基片在4.0mm之后的吸收是造成透射率较低的主要原因。     

工艺参数对WO_x薄膜电致变色特性和结构的影响

采用直流反应磁控溅射工艺,以纯钨靶为靶材在铟锡氧化物玻璃上制备电致变色WOx薄膜,研究了氧含量、溅射功率及溅射环境温度等工艺条件对其电致变色特性和结构的影响。实验结果表明:磁控溅射得到的WOx薄膜主要是非晶态的,在一定范围内,较低的氧含量,较高的溅射功率,较高的溅射环境温度下制备的WOx薄膜有较好的电致变色特性。     

热处理对双离子束溅射SiO2薄膜力学及热力学特性的影响

光学薄膜的力学及热力学特性决定了光学系统性能的优劣。采用双离子束溅射的方法在硅110和肖特石英Q1基底上制备了SiO2薄膜,并对制备的膜层进行退火处理。系统研究了热处理前后SiO2薄膜的力学及热力学特性。研究结果表明,750℃退火条件下SiO2薄膜的弹性模量（Er）增加到72 GPa,膜层硬度增加到10 GPa。镀完后未经退火处理的SiO2薄膜表现为压应力,但是应力值在退火温度达到450℃以上时急剧降低,说明热处理有助于改善SiO2薄膜内应力。经退火处理的SiO2薄膜泊松比（vf）为0.18左右。退火前后SiO2薄膜的杨氏模量（Ef）都要比石英块体材料大,并且750℃退火膜层杨氏模量增加了50 GPa以上。550℃退火的SiO2薄膜热膨胀系数（f）从6.7810-7℃-1降到最小值5.2210-7℃-1。     

离子束溅射参数与Ta2O5薄膜特性的关联性

离子束溅射技术是制备Ta2O5薄膜的重要技术之一。采用正交试验设计方法,系统研究了Ta2O5薄膜的折射率、折射率非均匀性、消光系数、沉积速率和应力与工艺参数（基板温度、离子束压、离子束流和氧气流量）之间的关联性。通过使用分光光度计和椭圆偏振仪测量Ta2O5薄膜透过率光谱和反射椭偏特性,再利用全光谱反演计算的方法获得薄膜的折射率、折射率非均匀性、消光系数和物理厚度。Ta2O5薄膜的应力通过测量基底镀膜前后的表面变形量计算得到。实验结果表明:基板温度是影响Ta2O5薄膜特性的共性关键要素,其他工艺参数的选择与需求的薄膜特性相关。研究结果对于制备不同应用的Ta2O5薄膜制备工艺参数选择具有指导意义。     

离子束溅射、热舟和电子束法制备深紫外LaF3薄膜

为了满足深紫外光刻物镜对薄膜的要求,得到低损耗、高稳定性、长寿命的深紫外薄膜,需要选用适当的镀膜工艺方法。分别选取了离子束溅射法、热舟蒸发法和电子束蒸发法优化后的最佳工艺参量,在融石英基底上使用3种方法镀制了单层LaF3薄膜。首先,利用光度法得出3种方法镀制LaF3薄膜在185nm~800nm范围内的折射率n和消光系数k。然后,采用原子力显微镜对薄膜表面粗糙度进行了测量。最后,薄膜的微结构使用X射线衍射仪进行了分析。结果表明,离子束溅射镀制的LaF3薄膜折射率最高、表面粗糙度最低,但吸收较大;电子束蒸发法虽然吸收最小,但是折射率偏低且表面粗糙度较高;热舟蒸发法镀制的LaF3薄膜无论折射率、消光系数还是表面粗糙度都处于3种方法中间位置。综合各项指标,热舟蒸发法最适合于沉积深紫外LaF3薄膜。     

用光散射法研究WO3膜的微粗糙结构及其对变色特性的影响

本文使用光散射空间分布自动测量系统对由热蒸发得到的电致变色层ＷＯ３的散射及微粗糙结构分析作了测量和分析。依据实验结果探讨了该结构与其变色特性的关系。     

溅射法制备ZnO薄膜结构及光学特性

采用直流磁控溅射镀膜工艺在玻璃基片上沉积了具有良好c轴择优取向的znO薄膜.用组合式多功能光栅光谱仪测得透光率均在85%以上;用AXRF分析了退火前后薄膜的物相,并用原子力显微镜分析了薄膜的表面形貌.样品通过空气中退火,薄膜结晶质量明显提高,晶粒有所长大,取向更加一致.在室温下用荧光分光光度计分析了薄膜的发光特性,观测到明显的紫外光发射(波长为386 nm)和波峰为528nm的一"绿带"宽峰.紫外发射是由于导带和价带之间的电子跃迁,宽峰是源于晶体的缺陷.     

Deposition Characteristics of AlN Thin Film Prepared by the Dual Ion Beam Sputtering System

In this experiment, a radio frequency dual ion beam sputtering (DIBS) system was used to prepare aluminum nitride (AlN) films with a bottom Al electrode on a Si (100) substrate. After systematic testing of the processing variables, a high-quality film with preferred c-axis orientation was grown successfully on the Si (100) substrate with an Al target under 700 eV energy flux, N₂/(N₂ + Ar) ratio of 55%, and 4 × 10⁻⁴ torr in vacuum. The characteristics of the deposited AlN thin films were studied by x-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), secondary ion mass spectrometry (SIMS), and electronic spectroscopy for chemical analysis (ESCA). The surface roughness was also measured. It was found that AlN films prepared by DIBS at room temperature are better than those prepared at 300°C, and those prepared with an Al target are better than those prepared with an AlN target. The inferiority of AlN films prepared with AlN targets is due to the AlN bond being broken down by the ion beam source.     

双离子束溅射制备SiNx薄膜的光致发光性质

采用双离子束溅射法制备了SiNx薄膜，用XRD、XPS、FTIR等对薄膜的结构进行了表征，并且分析了样品的光致发光(PL)特性。发现在225nm的紫外光激发下，样品在室温下可发射高强度的可见光，峰位分别位于470nm、520nm和620nm，用能隙态模型讨论了可能的发光机理。     

离子束溅射氧化物薄膜的中红外特性

以离子束溅射沉积(IBSD)方法制备了Al2O3、Nb2O5单层膜,用红外可变角度光谱椭圆偏振仪(IR-VASE)测试了薄膜的光学常数。用原子力显微镜(AFM)测量了单层膜的表面形貌及表面粗糙度,计算了单个表面的总积分散射(TIS)。以Nb2O5和Al2O3为高低折射率材料设计并制备了2.7μm高反射膜。最后对单层膜进行了环境实验检测。结果表明,制备的薄膜在中红外波段具有高的折射率和低的消光系数,光滑的表面特性和极低的表面散射损耗;在2.7μm波段没有发现由于水吸收导致的消光系数的增大;制备的反射膜在2.7μm反射率达到了99.63%,接近于理论计算值。薄膜顺利通过了一系列环境实验,显示其优良的环境稳定性。     

塑料衬底上制备WO3电致变色薄膜及其特性研究

采用真空电子束蒸发低压反应离子镀技术制备WO3电致变色薄膜,对比研究在玻璃衬底和塑料衬底上制备的WO3薄膜的物理特性、电化学特性和电致变色特性。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、和电子探针显微分析技术测试了WO3薄膜的表面形貌、晶体结构和成分比例等。采用分光光度计测试了WO3薄膜在原始态、着色态和退色态的透射光谱、透射率变化的时间响应。     

离子束溅射技术制备Ge—SiO2纳米颗粒镶嵌薄膜的微结构和光学性质研究

采用透射电子显微镜（ＴＥＭ）对Ｇｅ－ＳｉＯ２纳米颗粒镶嵌薄膜样品的形和结构进行了观察研究。测量了不同直径纳米锗颗粒镶嵌薄吸收光谱，并砂同激光光能量下对样品进行了室温荧光光谱研究，发现在中心波长为４２０ｎｍ处有一个较强的光致荧光峰。研究结果表明纳米锗粒子的相结构和电子能级结构同常规的大块锗晶体相比均发生显著的改变。     

磁控反应溅射制备的SnO2多晶薄膜及其特性

采用反应磁控溅射制备了高阻SnO2薄膜.利用X射线衍射、透射光谱、霍尔效应、暗电导温度关系等方法研究了退火对薄膜的结构、光学和电学性质的影响.发现在510℃退火1h后,SnO2薄膜从非晶态转变为四方相结构的多晶薄膜,光能隙在3.79 eV和3.92 eV之间,电阻率为8.5Ω·cm,电导激活能约为0.322 eV.研究结果表明,此方法制备的SnO2高阻膜适合作为过渡层应用于CdTe太阳电池中.     

射频磁控溅射法沉积非晶InGaZnO薄膜及真空退火对其性能的影响

采用RF磁控溅射法在石英玻璃上制备了InGaZnO薄膜,并对薄膜进行了真空退火实验,探讨了沉积过程中氧气流量及真空退火温度对薄膜的光学性质和电学性质的影响及其机理。测试结果表明薄膜的光透过率随氧气流的增加而增大,且当氧气流大于1cm3/min时,薄膜呈现出不导电性,在通入的氧气流为0.5cm3/min时迁移率达11.9cm2/(V·s)。经过真空退火后,氧气流小于1.5cm3/min时薄膜载流子浓度随退火温度的变化而变化;氧气流大于1.5cm3/min时样品由半绝缘性转变为半导电性。生长样品和退火样品均为n型半导体。     

低能离子注入对CuxS薄膜组分的影响

采用Ｎ＾＋离子注入的方法，对气－固化学 反应生成的ＣｕｘＳ薄膜进行了掺杂，研究了Ｎ＾＋离子注入能量和剂量对ＣｕｘＳ薄膜组分的影响。结果表明，离子注入改变了ＣｕｘＳ薄膜铜与硫的比例，使薄膜组分更接近于富铜型，样品的Ｘ射线衍射图谱和透射光谱研究进上步证实了这种结构转变的存在。