非晶硅薄膜PECVD法制备与光学性质表征

在普通玻璃上采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法制备氢化非晶硅薄膜,研究了在不同温度、压力、功率、H2/SiH4气体流量比等条件下氢化非晶硅的沉积速率,折射率、消光系数、吸收系数、光学禁带宽度等光学性质。实验结果表明非晶硅薄膜的折射率随着入射光波长的增加而减小;在500 nm处吸收系数高达8.5×104cm-1,光学禁带宽度在1.60—1.78 eV之间变化。

离子注入改性聚对苯乙炔的光学及电学性能

利用脱氯化氢反应制备π共轭高分子聚[2-甲氧基-5-(3′-甲基)丁氧基]对苯乙炔(MM B-PPV)。采用能量为15 keV^35 keV,剂量为3.8×1015ions/cm2~9.6×1016ions/cm2的低能氮离子(N+)对MM B-PPV薄膜进行离子注入改性研究。红外光谱显示,离子注入后分子的特征峰未发生显著变化,而在3442cm-1、1622 cm-1等处出现N-H键的振动峰;随着注入能量、剂量的增加,薄膜的紫外-可见吸收边向长波方向移动,π共轭高分子中激发态和基态间的光学禁带宽度变窄;薄膜的表面电导率随着注入能量、剂量的增加迅速提高,当注入能量为35 keV,剂量为9.6×1016ions/cm2时,表面电导率高达3.2×1-0 2S/cm,比本征态提高7个数量级以上。

两种新型聚(3-丁酰基吡咯苯甲烯)的三阶非线性光学性能

通过3-丁酰基吡咯单体分别与对硝基苯甲醛和香草醛的缩聚反应,成功合成了两种新型可溶性聚吡咯甲烯衍生物——聚[(3-丁酰基吡咯-2,5-二)对硝基苯甲烯](PBPNBE)和聚[(3-丁酰基吡咯-2,5-二)(3-羟基-4-甲氧基)苯甲烯](PBPHM BE)。采用1H-NM R、FT-IR和UV-V is-N IR光谱对目标产物的分子结构进行了详细的表征。通过测试计算得到聚合物PBPNBE和PBPHM BE的光学禁带宽度分别为1.84 eV和1.48 eV。采用后向简并四波混频技术研究了聚合物薄膜的三阶非线性光学性能。结果表明,聚合物PBPNBE和PBPHM BE具有大的三阶非线性极化率,其值分别为2.10×1-0 8esu和8.65×10-8esu。

镧掺杂BiGaO_3多晶薄膜光学性质

采用溶胶-凝胶技术在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了不同镧掺杂浓度BiGaO_3(Lx BGO,0≤x≤0.1)薄膜.X-射线衍射(XRD)表明该属于正交晶系的多晶薄膜,原子力显微镜(AFM)图像显示样品表面具有很好的平整性.采用椭圆偏振技术对其光学性质进行了详细的研究,发现其光学常数符合Adachi色散模型.进一步发现其禁带宽度随着镧掺杂浓度的增加而增加,该规律与理论预言相吻合.有关LxBGO材料的研究为铋基光电器件如紫外探测器的实现提供物理基础支持.

硅烷对纳米硅薄膜微结构和光学性能的影响

通过改变反应气体中硅烷体积分数,采用直流偏压辅助等离子体化学气相沉积法在玻璃衬底上沉积本征氢化纳米硅薄膜.使用拉曼光谱仪、原子力学显微镜和紫外可见光透射仪对薄膜进行测试,研究不同硅烷体积分数对薄膜微结构和光学性能的影响.结果表明:当硅烷体积分数增加,晶粒尺寸增加,而晶态含量却随之下降.晶态含量的降低,使拉曼光谱中谱峰的强度降低,峰位发生蓝移,薄膜有序性随之降低;而且薄膜的光学禁带宽度随硅烷体积分数的增加而增加.当硅烷体积分数为1.3%时,沉积本征氢化纳米硅薄膜,薄膜中晶粒分布均匀,其生长存在取向性.此时晶态含量约为50%,晶粒尺寸约为2.6 nm;薄膜具有较大的光学禁带宽度,为1.702 eV,以及较高的电导率.

三元氧化物CuCrO_(2)的结构、拉曼声子和变温光学特性

为深入研究铜铁矿材料的结构、拉曼声子及内在光学响应机制,采用溶胶-凝胶法在AlO(001)衬底上制备具有铜铁矿结构的透明导电三元氧化物CuCrO_(2)薄膜。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜对薄膜的微结构进行表征;用拉曼光谱和红外反射光谱研究CuCrO_(2)薄膜布里渊区中心的声子振动,给出声子的具体峰位以及声子振动的简化模型;测试CuCrO_(2)薄膜的变温透射光谱,并研究薄膜的光学禁带宽度随温度的变化。结果表明:CuCrO_(2)薄膜由较规则的柱状晶粒组成,薄膜内部晶粒聚集紧密,具有良好的结晶性和c轴择优取向性;变温透射光谱显示CuCrO_(2)薄膜可见光区的透光率为60%;10和300 K温度下,CuCrO_(2)薄膜的直接光学禁带宽度分别为3.12和3.09 eV;晶格热膨胀和电子-声子的相互作用导致CuCrO_(2)薄膜的光学禁带宽度随测试温度的升高而减小。

BiFeO3薄膜磁性和光学特性研究综述

本文综述了国内外对BiFeO3薄膜磁性和光学特性方面的研究进展,阐述了不同种制备方法和掺杂的种类,以及A位、B位和AB位共掺杂和制备条件与工艺对BiFeO3薄膜磁性和光学禁带宽度产生的影响。研究结果表明,A位掺杂可抑制螺旋磁结构且增大自旋倾斜角度,从而提高BiFeO3薄膜的磁性。然而,B位掺杂,可畸变结构和抑制螺旋自旋结构,从而使薄膜磁性增强。对于光学性质而言,A位掺杂可增强能隙中局域态,增大了带隙中的导带边缘,最终导致禁带宽度的减小。反而,B位和AB共掺杂,导致费米能级进入导带中,从而引起光学禁带宽度的变大。依据这些结果文章最后展望了BiFeO3薄膜磁性与光学特性方面今后的研究和发展趋势。

低能离子注入对聚吡咯甲烯的改性

利用低能氮离子对聚[(3-乙酰基吡咯-2,5-二)对二甲氨基苯甲烯](Papdmabeq)薄膜进行了离子注入改性(注入能量为10-35 keV、剂量为1.2×10 16-2.2×10 17 ions/cm2),研究了与材料三阶非线性极化率相关的物理量的变化规律.结果表明,氮离子注入使Papdmabeq薄膜的光电特性都发生了显著变化.适当能量和剂量的氮离子注入Papdmabeq薄膜后,薄膜中导电岛的数量增加,在聚合物分子链间形成了大的导电区域,导致其电导率显著提高.当注入离子的能量为25 keV、剂量为2.2×10 17ions/cm2 时,Papdmabeq薄膜的电导率为9.2x 10-4 s/cm,比本征态Papdmabeq的电导率提高了5个数量级,且离子注入后薄膜电导率的环境稳定性优于经碘掺杂的Papdmabeq.氮离子注入可以使这种聚合物薄膜在可见光范围内的光吸收大幅度提高,使共轭程度得到显著增强.当注入离子的能量为35 keV、剂量为2.2×10 17 ions/cm2 时,Papdmabeq的光学禁带宽度(Eg)由1.626 eV降低到1.340 eV.

p型透明导电的锡镓氧化物薄膜的制备及其表征

本文通过磁控溅射锡镓合金靶(Ga/Sn=0.2)及热氧化的方法,成功地制备了p型透明导电的锡镓氧化物(TGO)薄膜。X射线衍射(XRD)测试结果表明,TGO薄膜保持SnO2的金红石结构。吸收谱测试表明TGO薄膜在可见光范围内透过率可达到85%以上,其光学禁带宽度Eg约3.8eV。霍尔效应测试结果表明,TGO薄膜的载流子类型及其浓度与热处理温度密切相关。热氧化温度过高或过低均不利于空穴浓度。当热氧化温度处于(600～700)℃之间时,可以获得p型透明导电的TGO薄膜,最高空穴浓度高达8.84×1018cm-3。

聚[2-甲氧基-5-(3′-甲基)丁氧基]对苯乙炔的合成及性能研究

以对甲氧基苯酚和溴代异戊烷为原料,经过三步反应制备了大π共轭高分子聚[2 甲氧基 5 (3′ 甲基)丁氧基]对苯乙炔(MMB PPV),摩尔产率为48%。聚合反应投料比为n(双氯苄)∶n(叔丁醇钾)=1∶5。利用1H NMR、FT IR和元素分析等对产物及中间体的结构进行了表征。UV Vis光谱表明,MMB PPV在波长450～550nm具有显著的吸收。TG曲线显示,MMB PPV的失重主要由两个部分组成,245℃对应于聚合物的分解温度。分别用H2SO4、FeCl3和I2对MMB PPV粉末进行掺杂,掺杂后MMB PPV的电导率依次为0 34、8 5×10-2和4 7×10-3S/cm。此外,采用分光光度计对MMB PPV的光学禁带宽度(Eg)进行测量,线性拟合的结果分别为2 02eV及2 07eV。

纳米TiO_2薄膜紫外-可见透射光谱研究

对于采用溶胶-凝胶法和电子束蒸发在普通载玻片上制备的均匀透明纳米TiO2薄膜,通过观测薄膜的紫外-可见光透射率光谱,对其光谱特性和吸收边缘进行了研究,同时测算了TiO2薄膜的光学禁带宽度.

有机电致发光器件材料的椭偏研究

本文报道了用可变入射角椭圆偏振仪（Variable angle incidence Spectroscopic Ellipsometer）测量Alq3,NPB,CuPc,Rubrene薄膜的光学常数，我们采用真空蒸镀法在硅衬底上分别制备了以上四种薄膜，然后我们用可变入射角椭圆偏振仪对四种薄膜进行了测量，测量在大气中进行，光谱范围从200到1000nm（或1.24到5cV），测量角度为65℃、70℃、75℃、80℃，接着，用Wvase32软件对四种薄膜的光学常数随波长（光子能量）的变化函数进行拟合，通过拟合我们得到了真空蒸镀的Alq3,NPB,CuPc,薄膜的光学常数随波长的变化函数及曲线，并且从材料吸收谱的吸收边，我们还得到了这些材料的光学禁带宽度。

溅射功率对铜铟镓硒薄膜太阳能电池缓冲层In_xS_y的影响

采用射频磁控溅射技术在玻璃上制备In x S y缓冲层,溅射功率范围从30 W到100 W。通过能量色散X射线光谱仪、扫描电子显微镜和紫外分光光度计分别检测在不同溅射功率条件下制备的In x S y薄膜表面形貌、元素组成和光学特性。结果表明随着功率的增加,In x S y薄膜晶粒尺寸增加,硫元素含量比率增加并趋于平缓,光学禁带宽度先增加后减小。溅射功率为80 W时禁带宽度最大为2.75 eV,适合高效率In x S y/CIGS太阳能电池。

氮分压与衬底温度对光透明材料氮化锌的影响

采用射频磁控溅射方法,在Ar-N2混合气中Si衬底上生长Zn3N2薄膜.研究了氮分压和衬底温度对样品的光透明性、微结构、表面形貌以及光学性质的影响,同时研究了样品在空气氛围下保持20天后的性能,并与新镀薄膜进行比较.结果表明,Zn3N2薄膜直接光学带隙可由氮分压调节的范围为1.18～1.50 eV,氮分压比例增大,薄膜的光透明性减弱,并且对暴露在空气中20天以后的薄膜进行测试发现,薄膜的光透明性明显增强,随着衬底温度的升高,生长的薄膜择优取向增多,晶粒尺寸逐渐变大.

1.0 MeV电子辐照致VO_2(B)薄膜结构与光谱改变研究

本文以能量为1．0MeV的电子束辐照VO2（B）薄膜，对电子辐照在薄膜中产生的缺陷进行了理论计算，同时使用X射线衍射仪、原子力显微镜、分光光度计对薄膜进行测试，分析了电子辐照对薄膜结构、形貌与紫外-可见光谱（280-880nm）的影响。结果显示：电子辐照可以在薄膜中引入点缺陷并产生退火效应，电子辐照使薄膜的表面晶粒细化，辐照后薄膜光谱的吸收峰位发生移动，其移动的最大位移达到21nm，辐照后薄膜的光学禁带宽度也有所增加。

不同Si含量掺杂的ZTO薄膜的制备与研究

本文采用磁控溅射法制备Si元素掺杂的ZnSnO薄膜(SZTO),研究Si元素掺杂对薄膜样品性能的影响。XRD衍射图谱表明,不同Si掺杂含量的薄膜均呈现非晶态。利用原子力显微镜表征薄膜的表面形貌,随着Si含量的增加,薄膜样品的表面粗糙度呈现出单调递增的趋势,Si掺杂使薄膜样品的平整度降低。透射谱测试表明不同Si含量掺杂的SZTO薄膜在可见光波段均具有较高的透射率,利用Si元素掺杂可以提高在可见光范围的透射率,并有效增加ZnSnO(ZTO)薄膜的光学带隙。PL谱测试表明,随着Si掺杂浓度的升高,PL谱的强度呈现出不同程度的增大,且展宽变宽,这表明Si掺杂的ZTO薄膜样品中引入了一些深能级缺陷。

气体压强对非晶硅薄膜光学特性的影响

采用RF-PECVD工艺在20～100Pa范围内改变a-Si：H薄膜沉积工作气体压强。傅立叶红外光谱仪（FTIR）测试KBr衬底上的薄膜红外光谱峰随工作气体压强的变化情况，结合红外光谱峰的理论分析确定薄膜中氢含量随工作气体压强变化规律。光谱式椭偏仪中用Forouhi Bloomer（FB）模型拟合得到薄膜的折射率（n），消光系数（k），厚度及光学禁带Eg，并用扫描电镜（SEM）断面分析对椭偏仪测试结果的准确性进行验证。根据Tauc公式推出薄膜的光学禁带宽Eg和截止波长，并和FB模型得到结果进行了比较，Eg（FB）和Eg（Tauc）的差值在11meV内。原子力显微镜（AFM）和X射线衍射（XRD）表征了工作气体压强对a-Si：H薄膜微结构的影响。

可溶性聚对苯乙炔衍生物非线性光学效应研究

以对甲氧基苯酚和溴代烷为原料,经过脱氯化氢反应合成了三种可溶性非对称烷氧基取代聚对苯乙炔 (PPV)衍生物,分别为聚(2 甲氧基 5 丁氧基)对苯乙炔(PMOBOPV)、聚[2 甲氧基 5 (3′ 甲基)丁氧基]对苯乙炔 (PMOMBOPV)和聚(2 甲氧基 5 辛氧基)对苯乙炔(PMOCOPV)。利用后向式简并四波混频(DFWM)研究了它们 的三阶非线性光学性质。结果表明PMOBOPV,PMOMBOPV和PMOCOPV的三阶非线性极化率(χ(3))分别为 3.14×10-10,5.96×10-10和3.71×10-10esu,相应的二阶分子超极化率(γ)分别为4.22×10-28,7.78×10-28和 5.00×10-28esu。分析了分子结构对聚对苯乙炔衍生物非线性光学性质的影响。采用分光光度计对三种材料的 光学禁带宽度(Eg)进行了测量,线性拟合的结果表明PMOBOPV,PMOMBOPV和PMOCOPV的Eg值分别为 2.08,2.03及2.05eV。

聚吡咯衍生物的合成及其三阶非线性光学性能

以吡咯为原料,通过逐步分子设计合成了聚3 丁酰基吡咯(PBPY)和聚[(3 丁酰基吡咯 2,5 二)对二甲氨基苯甲烯](PBPDMABE)。通过氢核磁(1 H NMR)、傅里叶 红外(FT IR)、和紫外 可见(UV Vis)光谱对反应中间体和目标产物的结构进行了详细表征。对 PBPY和 PBPDMABE粉末进行了 I掺杂处理,采用四探针法对本征态和掺杂后的聚合物电导率进行了测量,测试结果表明,经过 I掺杂处理后PBPY和PBPDMABE具有较高的电导率,分别为1.3×10-1 S/cm和3.8×10-6 S/cm。根据光学禁带宽度与入射光子能量的关系,计算了PBPY和PBPDMABE薄膜的光学禁带宽度,分别为 2.06 eV和1.79 eV。利用后向简并四波混频(DFWM)技术测量了 2 种聚合物薄膜的三阶非线性极化率。结果表明,在波长为532 nm的激光作用下,PBPY和PBPDMABE的三阶非线性极化率分别为8.75×10-10 esu和4.65×10-8 esu。

一种新型透明导电氧化物薄膜—ITO∶Ta

利用磁控溅射,在玻璃基底上沉积了ITO∶Ta薄膜。研究了在不同衬底温度下ITO和ITO∶Ta薄膜的光电性能。高价金属元素Ta掺杂促进薄膜晶化的同时,导致了(400)晶面择优取向的形成。低温沉积的ITO∶Ta薄膜比ITO薄膜展示了较好的光电性能,Ta掺杂使得室温沉积ITO薄膜的效益指数分别由0.003×10-3Ω-1上升到了0.880×10-3Ω-1。透射谱表明,参数的变化引起明显的Burstin-Moss效应,通过直接跃迁的模型研究了光学禁带的变化。