基于椭圆偏振光谱法的玻璃表面离子束改性分析

采用阳极层线性离子源解离氮气对玻璃表面进行刻蚀处理,研究表面改性后玻璃表面的变化,并分析离化电压对表面粗糙度、折射率以及光学厚度的影响。在此基础上,基于椭圆偏振光谱仪,通过对比不同表面状态下的Δ光谱,讨论固定波长变化入射角的Δ光谱曲线特征与表面折射率、布儒斯特角、粗糙度以及光学厚度之间的关系。结果表明,刻蚀后玻璃的布儒斯特角附近的Δ光谱曲线形状发生变化,突变向高角度偏移,曲线下降斜率增大。通过建模并拟合分析发现,氮离子束轰击使玻璃表面产生光密介质层,表面折射率增大,布儒斯特角增大,粗糙度降低,且随离化电压升高,折射率不变,而光密介质层厚度增加。由原子力显微镜分析表面形貌,验证了离子束对玻璃表面的平整化作用。X射线光电子能谱结果表明离子束使玻璃表面发生选择性溅射,推断光密介质层的产生来自于离子束对玻璃表面的夯实作用。此外,推导并验证了Δ光谱曲线的特征与材料表面状态之间的普适关系,提出了基于椭圆偏振光谱仪的材料表面评估方法,即Δ曲线的突变发生角度增大说明折射率与布儒斯特角的增大;下降斜率增大说明表面粗糙度减小;曲线两端尖角增大说明光学厚度增大。反之亦然。

AlN薄膜的椭圆偏振光谱模型研究

采用椭圆偏振光谱对MOCVD生长的AlN薄膜在波长430~850 nm的光学参数进行了测量.通过建立不同的物理和色散模型,分别考察了薄膜表面和界面的椭偏效应.拟合结果表明,AlN薄膜的物理模型在引入表面层后,两类色散模型拟合的数据均与椭偏光谱实验数据吻合得很好.进一步考虑界面层所拟合的结果显示,界面层对Lorentz色散模型的影响较小,并且,其拟合所得AlN薄膜厚度与扫描电镜所测厚度一致,因此,认为仅含表面层的Lorentz色散模型更简单实用.

椭偏光度法研究溶胶-凝胶SiO_2薄膜的光学性能

用溶胶-凝胶工艺在碱性、酸性催化条件下制备具有纳米多孔结构的SiO2薄膜.用反射式椭圆偏振光谱仪测试薄膜的椭偏参数,并用Cauchy模型对椭偏参数进行数据拟合,获得了溶胶-凝胶SiO2薄膜光学常数在300～700 nm波段的色散关系.用场发射扫描电子显微镜FE-SEM研究了薄膜表面微结构,并讨论表面微结构与光学性能间的关系.结果表明:制备条件所引起的薄膜微结构差异对光学常数的色散关系变化趋势无影响;薄膜光学常数的大小则与微结构有关,折射率大小与薄膜孔洞率成反比.

化学溶液分解法制备的Bi_2Ti_2O_7薄膜的红外光学性质研究

采用化学溶液分解法在n GaAs(10 0 )衬底上制备了Bi2 Ti2 O7薄膜 .利用红外椭圆偏振光谱仪测量了波长为2 .8～ 12 .5 μm范围内Bi2 Ti2 O7薄膜的椭偏光谱 ,采用Lorentz Drude色散模型拟合获得Bi2 Ti2 O7薄膜的红外介电常数 ,并进一步计算得到折射率n、消光系数k和吸收系数α ,拟合计算得到Bi2 Ti2 O7薄膜的厚度为 139.2nm .

77K基底制备的银薄膜的微观结构和光学性质

应用蒸发镀膜方法,分别在室温和液氮温度(77K)玻璃基底上制备了银薄膜样品。对两种样品的微观结构和光学性质进行了对比研究,微观结构应用X射线衍射仪、扫描电子显微镜进行分析,光学性质应用椭圆偏振光谱仪进行研究,测量的光学参数与理论计算的结果基本吻合。比较液氮温度基底上制备的银薄膜与室温基底上制备的银薄膜表面后发现:前种薄膜的表面更均匀、颗粒更小;两种薄膜的光频介电函数实部ε1基本没有差别,前种薄膜的光频介电函数虚部ε2大;前种薄膜的光学吸收增强,吸收峰发生蓝移和宽化。实验结果表明颗粒膜的光学吸收峰的位置依赖于颗粒膜中金属的介电常数和粒子尺寸。

表面改性后的SiO_2薄膜光学性能研究

用溶胶-凝胶法在酸碱复合催化条件下制备了Si O2溶胶,采用浸渍提拉法在K9玻璃上制备了性能稳定的Si O2薄膜,并用三甲基氯硅烷对Si O2薄膜进行了表面改性。用反射式椭圆偏振光谱仪测试薄膜的椭偏参数,并用Cauchy模型对椭偏参数进行数据拟合,获得了Si O2改性前后在300~700 nm波段的色散关系。讨论了薄膜改性与光学性能间的关系。结果表明：Cauchy模型能较好的描述溶胶-凝胶薄膜在300~650 nm波段的光学性能;表面改性后Si O2薄膜光学常数发生改变,但未影响色散关系的变化趋势;薄膜改性后具有随着膜层数的增加,折射率增加,而最大峰值透光率、孔隙率减小的规律,且薄膜改性后表面更加致密。

等离子体材料银铟合金光学性质的组分依赖性（英文）

采用磁控溅射方法在硅衬底上生长了五个不同组分的银铟合金薄膜.采用椭圆偏振光谱仪研究银铟合金薄膜的光学性质.银基金属薄膜一般在3.9 e V附近出现典型的带间跃迁.随着铟含量的增加,银铟合金薄膜的介电函数呈现出明显增加的趋势,典型带间跃迁能量也出现蓝移.结果表明,银铟合金薄膜的光学性质可以通过其中铟元素的含量进行调控.Ag0.93In0.07薄膜比其他四种组分的银铟合金薄膜有着更大的品质因子(Q因子),而且在一些波段甚至比纯金属金和铜的Q因子都要大,这表明银铟合金材料具有成为新型等离子体材料的潜力.

利用椭偏仪研究氢气退火处理对ZnO-Ga薄膜光学性能的影响（英文）

通过溶胶凝胶技术制备了不同Ga掺杂含量的Zn O透明导电薄膜,研究了Ga掺杂对GZO薄膜结构、电学及光学性能的影响.从X射线衍射光谱分析,所有薄膜均表现为六方纤锌矿结构,经过氢气退火处理之后,薄膜的电学性能均得到提高,当Ga掺杂含量为5 at%时,得到薄膜的电阻率为3.410×10^-3Ω·cm.利用可变入射角椭圆偏振光谱仪（VASE）在270-1 600 nm波长范围内研究了GZO薄膜折射率和消光系数的变化,采用双振子模型对实验数据进行拟合.

能量过滤磁控溅射技术制备Te薄膜及其光学性能研究

利用自主改进后的能量过滤磁控溅射(energy filtering magnetron sputtering,EFMS)技术制备Te薄膜,研究了沉积温度对薄膜结晶特性、表面形貌以及光学性能的影响。研究结果表明所制备的薄膜为纯Te膜。在100℃时制备出的薄膜结晶较好,表面颗粒较大且比较均匀,200℃时薄膜表面形貌发生改变,由颗粒状变为交错分布的棒状结构。200℃时制备的薄膜在红外波段的消光系数和折射率相对较小。室温制备的薄膜的平均透过率为9.1%;200℃制备的薄膜的平均透过率最大为35.4%。

退火对磁控溅射HfSi_xO_y薄膜光学性质的影响

采用射频反应磁控溅射方法在硅衬底制备了HfSixOy薄膜,用X射线光电子能谱(XPS)分析了HfSixOy薄膜的成分,用X射线衍射(XRD)检测了薄膜的结构,并用椭圆偏振光谱仪研究了退火处理对薄膜光学性质的影响。XRD谱显示,HfSixOy薄膜经700℃高温退火处理后仍为非晶态,而在900℃高温退火处理后出现晶化。采用Tauc-Lorentz(TL)色散模型对测试得到的曲线进行拟合并分析得出薄膜的光学常数,结果表明,薄膜的折射率随退火温度的升高而增加,而消光系数随退火温度的升高呈降低趋势。薄膜的光学带隙随着退火温度的升高增加,采用外推法得到薄膜沉积态和经500℃,700℃,900℃退火后的带隙分别为5.62,5.65,5.68,5.98eV。

化学溶液法制备的Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)和Bi_(3.25)Nd_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜的光学特性

采用化学溶液方法在(111)Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3·25La0·75Ti3O12(BLT)和Bi3·25Nd0·75Ti3O12(BNT)薄膜.x射线衍射测试表明,两种薄膜都为单一的层状钙钛矿结构.扫描电子显微镜分析显示,BNT薄膜由大而均匀的棒状晶粒组成,BLT薄膜的组成晶粒则较小.采用紫外-近红外椭圆偏振光谱仪测试了200—1700nm波长范围的椭圆偏振光谱,拟合得到薄膜的光学常数(折射率和消光系数)和厚度,确定BLT和BNT薄膜的禁带宽度分别为4·30和3·61eV,并采用单电子振子模型分析了薄膜在带间跃迁区的折射率色散关系.

生长条件和退火对金刚石薄膜光学性质的影响

提出一种分析微波等离子体化学气相沉积工艺条件对金刚石薄膜的组成和光学性质影响的方法。采用红外椭圆偏振光谱仪来分析Si衬底上金刚石薄膜的组成和光学性质 ,研究微波等离子体化学气相沉积法生长条件和退火工艺对金刚石薄膜的消光系数和折射率的影响。实验表明金刚石薄膜中存在C -H、C =C、O -H和C =O键 ,生长条件对薄膜中C -H和C =C键的含量及薄膜的折射率影响较大 ;薄膜经过退火后薄膜的光学性质得到明显改善。

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。