基于模拟退火-蚁群变步长优化算法的椭偏数据反演分析

椭圆偏振光谱方法是获取薄膜复光学常数和厚度的最优光学测量手段之一,椭偏方程作为超越方程,其逆向求解过程中的反演算法直接影响着椭偏数据的处理效率与精度.以前期的蚁群算法为基础,为进一步提高算法的收敛速度和跳出局部最优解的能力,研究了模拟退火算法和蚁群算法的融合策略,并提出了一种基于最优蚂蚁的变步长方法,通过动态改变最优蚂蚁的领域局部搜索步长,提升算法的精细化搜索能力,最终给出了模拟退火-蚁群变步长优化算法.应用该优化算法分析了高温超导薄膜FeSe的椭偏光谱,测试结果表明,该混合优化算法可以实现椭偏数据的精确反演分析,并且具有更快的收敛速度和更优的评价函数.

三元混合阳离子钙钛矿薄膜光学性质的椭偏研究

近年来,有机无机杂化钙钛矿在太阳能电池、发光二极管、激光器、自旋电子器件、光电探测器等领域得到了广泛应用,而三元混合阳离子钙钛矿薄膜相较于二元混合阳离子钙钛矿薄膜在太阳能电池中的转换效率更高。首先,用一步旋涂法在Si基底上制备了高质量的FA_(0.79)MA_(0.16)Cs_(0.05)PbI_(2.52)Br_(0.48)(FAMACsPbI_(2.52)Br_(0.48))薄膜,分别用X射线衍射、扫描电子显微镜以及椭圆偏振光谱仪对样品的晶格结构、表面形貌和光学性质进行了表征。然后,用TaucLorentz模型给出了薄膜的光学常数,并计算了其介电函数的二阶导谱,光电跃迁分别位于1.66,2.21,3.36 eV处。结果表明,光电跃迁的峰位主要由X位掺杂决定,而A位掺杂对光学跃迁的贡献几乎可以忽略。最后,用时域有限差分方法模拟了基于FAMACsPbI_(2.52)Br_(0.48)材料的典型钙钛矿太阳能电池的光学特性,结果表明,该太阳能电池表现出的光学特性与三元混合阳离子钙钛矿的椭偏分析结果相一致,基于FAMACsPbI_(2.52)Br_(0.48)钙钛矿薄膜的太阳能电池采光效率可达到85%以上。

基于B样条模型的La2/3Sr1/3VO3薄膜介电函数分析

透明导电氧化物薄膜在光伏器件、平面显示器件中有着广泛的应用,其介电函数是薄膜材料器件化过程中不可忽略的基本物理参数。使用脉冲激光沉积技术,在(LaAlO3)0.3(Sr2AlTaO6)0.35(LSAT)基底上成功制备了La2/3Sr1/3VO3(LSVO)薄膜,并运用光谱椭偏仪测量了LSVO薄膜的椭偏光谱。先后用B样条模型和Lorentz+Tauc-Lorentz联合色散模型描述了材料的介电函数,并首次具体给出了LSVO薄膜的介电函数。结果表明,LSVO薄膜在1.24~5.06 eV光谱范围内存在3.41 eV和4.11 eV两个明显的光学跃迁,其中3.41 eV的跃迁峰为材料的光学带隙,与未掺杂的LaVO3材料相比,有着0.19 eV的红移;高能区域的4.11 eV的跃迁峰则源自于O 2p轨道和空置的V 4s轨道之间的电荷转移态激发跃迁。