基于混合优化算法的纳米薄膜参数表征

为了在椭圆偏振测量过程中得到精确的纳米薄膜参数,提出了一种求解纳米薄膜参数的混合优化算法。结合人工神经网络算法反向传播和粒子群算法快速寻优的特点,建立了改进粒子群-神经网络(Improved Particle Swarm Optimization-Neural Network,IPSO-NN)混合优化算法。该算法在较少的迭代次数下具有快速跳出局部最优解的能力,从而快速寻找椭偏方程最优解。文中使用该算法对标称值为(26.7±0.4)nm的硅上二氧化硅纳米薄膜厚度标准样片进行薄膜参数计算。结果表明:采用IPSO-NN混合优化算法计算薄膜厚度时相对误差小于2%,折射率误差小于0.1。同时,文中通过实验对比了传统粒子群算法与IPSO-NN算法,验证了IPSO-NN算法计算薄膜参数时能有效优化迭代次数和寻找最优解的过程,实现快速收敛,提高计算效率。

光学薄膜参数测量方法研究

为了研究准确性和效率更高的膜层光学薄膜参数测量方法,对优化膜系结构和改进制备工艺都有重要的指导作用。论文在研究传统测量方法基础上,将包络线法与全光谱拟合反演法相结合,提出了一种新型的光学薄膜参数测量方法。该方法将采用包络线法计算的单层膜光学薄膜参数近似值作为参考,设置全光谱拟合反演法优化搜索的上下限,结合适当的评价函数构建计算物理模型,并选用综合优化算法求解获得待测膜系各膜层的光学薄膜参数。最后设计Ti O2、Si O2单层膜和膜系为:G|0.5HLHL0.5H|A(H-Ti O2,L-Si O2)的多层膜进行测量验证,并分析了该测量方法的效率、准确度、稳定性等。

基于粒子群-神经网络算法的纳米薄膜参数表征

提出了一种利用椭圆偏振测量进行纳米薄膜参数数据处理的混合优化算法。以人工神经网络模型为基础,利用改进粒子群算法选择人工神经网络中的权值和阈值,建立改进粒子群-神经网络(IPSO-NN)算法模型对纳米薄膜参数进行数据处理,以获得更高精度的纳米薄膜参数。利用IPSO-NN算法模型计算标称厚度值为50和997.7 nm的硅上二氧化硅(SiO2/Si)纳米薄膜厚度标准样片的薄膜参数,结果表明:两种尺寸的薄膜厚度计算结果相对误差均小于3%,说明了混合优化算法具有高精度的薄膜厚度和复折射率等薄膜参数的计算能力。同时通过实验证明了IPSO-NN算法模型能有效地优化迭代次数,具有收敛速度快、测量效率高等优势。

椭偏法测量薄膜参数时消光位置的确定

通过对椭偏法测量薄膜参数的理论和实验分析,对如何快速地确定消光位置进行了研究,得出在测量椭偏参数时有两组独立的特定值,并且两组消光位置的起偏器方位角相差90°。据此,总结出快速、准确找出消光位置的方法。利用该方法对五个不同薄膜样品的厚度和折射率进行了测量,得到的结果与理论分析有很好的一致性。

膜层的光学薄膜参数测量方法研究

简述了研究膜层光学薄膜参数测量方法的必要性。详细介绍了各种测量方法的理论思想、测量准确度、测量范围。综合比较了各种测量方法的优缺点和适用性,研究了测量不同类型薄膜系统膜层光学薄膜参数的最佳测量方法。最后总结了膜层光学薄膜参数测量方法的发展,并提出了建议。

双层光学薄膜参数的多入射角椭偏分析方法

本文讨论了多入射角椭偏测量中光学参数的误差因子以及最佳测量条件的选取.指出,当薄膜较厚时,多入射角椭偏测量可以精确确定膜系的光学常数和几何厚度,并用二例实测结果加以证实.本文的方法也适用于分析多层光学薄膜.

光学薄膜参数测量方法研究进展

研究测量速度更快、准确性更高的光学薄膜参数测量方法，快速准确测量各膜层的光学薄膜参数，对于高性能、高精度光学薄膜优化设计和工艺制备改进都具有指导作用。论文在分析光学薄膜参数测量方法研究必要性的基础上，介绍了目前发展的光学薄膜参数测量方法，并对各种测量方法的测量范围、精度、稳定性作了分析，综合比较了各种测量方法的优缺点和适用性，对不同类型的薄膜系统给出了最佳的光学薄膜参数测量方法。最后对光学薄膜参数测量方法的发展作了展望。

基于椭偏成像光路和表面等离子体共振效应的金属薄膜参数测量方法研究

提出了一种基于椭偏成像光路和表面等离子体共振效应的金属薄膜参数测量方法,在椭偏成像光路中采用p偏振光在金属薄膜与空气界面产生表面等离子体共振效应,利用不产生表面等离子体共振效应的s偏振光消除背景光的影响,得到表面等离子体共振吸收环垂直方向的归一化反射率曲线,数值拟合获得待测金属薄膜的薄膜参数,这种方法不需要求解椭偏方程,数据处理过程简单,求解速度快。实验中,基于该方法的测量结果与标准椭偏仪的测量结果基本一致,很好地验证了该方法的有效性。

纳米金属薄膜材料电磁参数测量方法

提出了一种基于波导法的纳米薄膜材料电磁参数测量的新方法,给出了该方法的基本原理。与常规波导测量方法相比,该方法根据纳米金属薄膜材料的特点,简化了求解算法,只需测出加载薄膜波导开路与短路时的复反射系数,即可求出薄膜的介电常数与导磁率,使测量过程简单高效并具有较高的精度。

热控参数可调Al基复合热控薄膜设计

基于宽频域范围光学常数反演和光学薄膜原理,通过MATLAB编程技术,实现了Al基CCAl复合热控薄膜的设计。三种典型热控参数的设计结果表明,该膜系热控参数具有较大范围内可调的特点。三种典型CCAl复合热控薄膜的吸收/发射率比介于0.16~7.14,涵盖了绝大多数应用场合,同时,其较好的防护性能和可直接沉积的特性为其广泛的应用提供了支撑。

10μm波段薄膜参数的测定

目前近红外波段(0.8～1.6μm)集成光学和纤维光学方面的研究急剧发展,主要由于采用了石英光纤和GaAlAs和InGaAsP半导体激光器。但是,对极低损耗的实际需要将这一领域的研究推向10μm。例如。

基于遗传算法的透射光谱法测量薄膜光学参数

基于多光束干涉理论建立了单层薄膜的透射率模型,并且得到了薄膜透射率与厚度及折射率之间的关系的数学模型,进而利用遗传算法求解该数学模型。根据薄膜透射光谱数学模型的特殊性,按照实际的精度需求,有针对性地选取了遗传算法中种群大小、交叉概率和变异概率等关键参数,并且针对透射光谱的具体情况,设计了离散化的适应度函数。最终的拟合结果表明,基于遗传算法的透射光谱法能够快速、准确地得到薄膜的光学参数。

后处理对HfO_2薄膜光学特性及抗激光损伤阈值的影响

利用电子束蒸发技术制备了氧化铪薄膜,并分别用氧气氛下退火和激光预处理两种后处理方法对样品进行了处理。介绍了两种后处理工艺和相关的设备,测试分析了样品的透过率、吸收和抗激光损伤阈值。对比了两种后处理方法对降低吸收和提高激光损伤阈值的效果,讨论了它们的作用原理。实验结果表明,激光预处理能有效降低样品的吸收值,提高样品的抗激光损伤阈值。采用一步法(50%初始损伤阈值)预处理后,三倍频氧化铪薄膜的损伤阈值从13J/cm^2提升到15J/cm^2;采用两步法(依次50%、80%初始损伤阈值)预处理后,三倍频氧化铪薄膜的损伤阈值从13J/cm^2提升到17.5J/cm^2,损伤几率曲线整体向高通量区域平移。

用模拟退火法确定MgF_2薄膜折射率和厚度

研究了确定单层MgF2薄膜的物理厚度及其在深紫外/真空紫外波段折射率的方法。首先,利用钼舟热蒸发工艺在B270基底上制备了单层MgF2薄膜。然后,依据MgF2单层膜在不同入射角下的反射光谱,采用模拟退火方法确定了MgF2薄膜在170～260nm波段的折射率和物理厚度,并与由椭圆偏振法确定的薄膜参数进行了比较。实验显示,采用模拟退火和椭圆偏振两种方法确定的MgF2薄膜厚度分别为248.5nm和249.5nm,偏差为0.4%;而用上述两种方法在240～260nm波段确定的单层MgF2薄膜的折射率偏差均小于0.003。得到的结果证实了依据不同入射角下的反射光谱,用模拟退火方法确定MgF2薄膜厚度和折射率的可靠性。

X射线反射法分析ZnO基薄膜的厚度、密度和表面粗糙度

采用X射线反射法(XRR)测试了在SiO_2玻璃衬底上磁控溅射沉积的单层ZnO基薄膜的反射强度,得到了反射强度随掠入射角变化的曲线;讨论了薄膜厚度、密度和表面粗糙度与反射曲线的关系,最后通过拟合XRR曲线获得了所制备薄膜的厚度、密度和表面粗糙度分别为55.8 nm,5.5 g·cm^(-3)和1.7 nm,与利用XRR数据直接计算出的薄膜厚度56.2 nm仅相差0.4 nm,表面粗糙度也与AFM测试的结果基本相符。可见XRR能无损伤、精确且快速地测试薄膜试样的厚度、密度和表面粗糙度等参数。

Sb-Se系和Ge-Sb-Te系相变光盘记录介质的热力学参数、微观结构及光学性能

利用DSC,X射线衍射及分光光度计,对Sb-Se系和Ge-Sb-Te系记录介质的热力学参数、非晶态薄膜相变前后结构的变化及光学性能进行了系统的研究,结果表明:Sb—Se系非晶态的光稳定性很不理想,随着彼长的改变,反射率变化太快。对于Ge—Sb—Te系的两种成分合金,在各种波段处都有较大的反衬度,其非晶态的光稳定性也比较理想,随着波长的改变,反射率变化不大。

低维结构铁电材料光电性能和铁电薄膜红外焦平面列阵器件物理研究(英文)

系统研究了晶粒尺寸对铁电性、相结构、晶格动力学和光致发光等性质的影响。研究了择优取向钛锆酸铅铁电薄膜异质结构的取向机理、光学常数以及电学性质。

反向光催化氧化体系构建及效能研究:突破光衰减瓶颈的新途径

针对传统光催化氧化技术应用范围极大地受到水体透光性与光能在水中衰减制约的缺陷,采用液相沉积法以石英为基底制备了高透光性TiO2薄膜,并构建了一种新型的反向光催化氧化体系.以罗丹明B(RhB)为目标物质,以其降解速率反应体系光催化性能,研究了薄膜制备参数和传质效率对体系降解率的影响、正反向光催化体系性能对比、降解的主要贡献者以及薄膜的稳定性.结果表明,反向光催化体系降解10mg/L的RhB过程符合准一级动力学模型.控制沉积温度60℃沉积1.5h,并且在700℃下热处理1h,能够得到光催化性能最佳的薄膜;反向光催化体系同样产生以羟基自由基(·OH)为主的活性物种,并在降解污染物时起主要的贡献作用;相比于传统正向照射光催化体系,在透光液体层较薄时,正向照射的降解速率相对较快,反之当液体层较厚时,反向光催化则更能体现优势;此外,以最适参数制备的TiO2薄膜在反向光催化体系内循环应用时能保持稳定的光催化性能,该体系在透光性较差或光能衰减严重的水体处理领域中具备潜在的研究及应用价值.

高次谐波体声波谐振器谐振频率分布研究

基于由谐振频率分布提取压电薄膜参数的方法,研究影响高次谐波体声波谐振器(HBAR)谐振频率分布的因素。对多种HBAR进行模拟计算,模拟结果显示,变化基片对薄膜的声阻抗比值会引起并联谐振频率间隔的分布和有效机电耦合系数的分布改变;当薄膜的基模在高频时,改变电极对薄膜的声阻抗比值和电极厚度会引起谐振频率分布改变。这些结果表明,通过调整影响谐振频率分布的因素能使谐振频率变化,进而得到在特定的频率上产生谐振。

P偏振光双表面反射比的角谱及其应用

p-偏振光在镀膜平板基片两面的反射光强度比值的角谱是膜层参数(折射率、消光系数和厚度)的函数.实验表明通过角谱的测量和数值模拟是精确测量薄膜参数的新途径.基于此原理,还试制出掺Sb的SnO2溶胶凝胶薄膜的光化学气敏传感器.