薄膜微结构的近红外透射诱导增强特性

在SiNx薄膜中引入微金字塔结构,综合利用包含界面的薄膜光学微结构的折射、衍射与干涉现象,实现透反射的调控.通过单点金刚石切削与纳米压印、等离子体各向异性刻蚀技术相结合,将大面积、高效率、低成本的微结构制备方法推广至光学薄膜中,实现了多种尺寸的金字塔薄膜微结构的制备,结构单元尺寸可以在1.5~10μm之间进行调控.光谱特性检测结果表明,SiNx薄膜微金字塔结构阵列在近红外至长波红外波段,表现出超宽波段的减反射特性;在0.8~2.5μm的近红外波段,反射率低于1.0%;在3~5μm的中红外波段,反射率小于2.5%;在10~12μm长波红外波段,平均反射率低于5%;与传统的四分之一波长抗反射膜系相比,SiNx薄膜微金字塔结构阵列的减反射效果的实现,无需膜系设计时的折射率匹配,简化了膜系结构.研究发现SiNx薄膜微金字塔结构阵列的近红外透射诱导增强特性,高度为2~4μm的SiNx薄膜微金字塔结构阵列,均在2.1μm波长处出现明显的透射诱导增强效应,且高为4μm,底宽为8μm的微金字塔结构阵列的透射增强作用最为明显,透射率达到了96%以上.实验检测与仿真分析证明,透射增强的位置和强度由微结构的形貌尺寸及其结构比例关系决定.

薄膜微结构换能元温度测量技术研究

为了适应火工品微型化、集成化和智能化等发展趋势,薄膜微结构换能元的引发温度测试已成为一项亟需解决的关键问题。采用MEMS技术将薄膜铂电阻和薄膜微结构换能元集成在氮化硅基底上,利用原子力显微镜等设备对薄膜铂电阻的几何尺寸进行了表征,通过实验测量了薄膜微结构换能元在不同直流激励下铂电阻的阻值变化,从而得到了薄膜微结构换能元的温度响应曲线。此外,测得斯蒂芬酸铅的点火温度平均为318℃,与理论值330~350℃接近,验证了将薄膜铂电阻与薄膜微结构换能元集成于一体测量微小尺寸条件下发火温度的可行性与有效性。

薄膜微结构的制备工艺研究

为了研究薄膜微结构在折射、反射和衍射的基础上引入干涉效应后的光学特性,用于实现对光波的复杂调制.主要对薄膜微结构的制备工艺进行了研究.实验中使用等离子体增强化学气相沉积技术(PECVD)在单抛硅片(晶向100)上沉积得到厚度为3.04μm的氧化硅薄膜,使用单点金刚石技术在铝表面飞切尺寸为宽42μm、高2μm的周期性微结构作为压印用的母版.利用纳米压印结合电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术将微结构转移到氧化硅薄膜上,采用光学显微镜和接触式轮廓仪分别对微结构的表面形貌和轮廓进行了分析,最后对制备薄膜微结构过程中产生的偏差进行了分析.研究结果表明:测得微结构实际尺寸为宽42.20μm、高1.86μm,相对误差为宽0.4%、高7%.

不同衬底制备硅薄膜的微结构研究

本文用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在普通玻璃衬底、未织构的氧化锌掺铝(AZO)覆盖的普通玻璃衬底和石英衬底上室温下制备了微晶硅薄膜。然后用快速光热退火炉(RTP)在600℃下对样品进行了7m in的退火处理,借助Ram an和SEM对退火前后硅薄膜微结构进行了研究,并用声子限域理论和纳晶表面效应对实验现象进行了分析。结果表明:(1)薄膜沉积过程中,衬底结构对薄膜微结构有重要影响,相对来说石英衬底上沉积的硅薄膜最容易晶化,其次是玻璃衬底,再其次是未织构的AZO覆盖的玻璃衬底。初步分析认为,主要是因为衬底的无序结构与硅的晶体结构的失配程度不同造成的影响;(2)退火后,薄膜晶粒尺寸均增大。进一步推测,AZO薄膜微结构随退火的变化将导致硅薄膜微结构受到牵连影响。

微薄膜超材料复合隔声结构的低频宽带隔声研究

在治理环境噪声方面低频隔声是一个难以解决的顽疾。随着声学超材料的发展,发现由薄膜微结构周期排列构成的轻质隔声材料具有优异的低频隔声性能。研究这种低频隔声材料与传统隔声材料的组合,通过设计这样一种复合结构实现覆盖低频到中高频的高效宽带隔声。在理论上推导出薄膜微结构的隔声量计算公式及简化公式,同时结合传统均质板的隔声理论,实现对复合隔声结构整体隔声的理论预测。通过对所设计样件的测试验证了理论模型的有效性,结果表明该复合结构具有高效的宽带隔声效果。该研究对低频宽带噪声控制具有较大应用价值。

TiSiN-Ag磁控溅射薄膜的微结构和性能

为了研究Ag元素对Ti Si N薄膜结构及性能的影响,通过磁控溅射法制备了不同Ag含量的Ti Si N-Ag薄膜,采用EDS,XRD,XPS,TEM,CSM纳米压痕仪,UMT-2摩擦磨损仪和BRUKER三维形貌仪对薄膜的成分、微结构、力学性能和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:Ti Si N-Ag薄膜是由面心立方Ti N相、非晶Si3N4相和面心立方单质Ag相组成,单质Ag相的存在阻碍Ti N晶粒的生长;随Ag原子分数的增加,单质Ag相增加,导致Ti Si NAg薄膜的硬度和弹性模量逐渐下降;单质Ag相具有润滑作用,使薄膜硬度降低,磨痕中的硬质颗粒减少,摩擦系数从0.70降至0.39,磨损率也逐渐降低。

脉冲激光沉积法制备立方焦绿石结构的Bi_(1.5)ZnNb_(1.5)O_7薄膜

采用固相反应法合成具有焦绿石立方结构的Bi1.5ZnNb1.507（BZN）陶瓷靶材，采用脉冲激光沉积法在Pt／SiO2／si（100）基片制备立方BZN薄膜。研究了随衬底温度的变化，薄膜的结晶性能，微观形貌以及介电性能的差异。结果表明当衬底温度在550-650℃时，薄膜具有纯的立方BZN结构，并且在600℃时薄膜的晶粒发育比较完整，此时薄膜具有较高的介电常数和较低的损耗。

有机光伏薄膜的力学性能调控与预测

有机光伏电池(OPVs)具有颜色丰富、质轻、柔性等优点,在半透明、可穿戴/可拉伸电子器件领域具有极大的应用前景.本文重点评述了高效率有机光伏活性层薄膜的力学性能调整策略,并概述了其力学性能的理论预测模型.首先,简要介绍了薄膜的力学性能参数及其测试方法;随后,结合最新实例分别阐述了聚合物∶小分子和全聚合物两类OPVs共混薄膜力学性能的调控方法和理论模型;最后,对有机光电薄膜未来的研究趋势进行了展望.

大气红外波段的片上集成式偏振光谱成像器件

红外探测与遥感是气象观测的核心技术,红外辐射探测仪作为气象卫星的重要载荷,主要用于大气温度、湿度的定量化探测,其探测精度取决于光谱和偏振测量的通道数。常见的技术方案是通过组合滤光片与偏振片转轮实现光谱和偏振的探测,这造成了系统体积大、功耗高、通道数少的问题。发展片上集成式偏振光谱成像器件是解决上述问题的有效方法,已有研究主要采用薄膜谐振腔或共振微结构的阵列化方案,但二者都无法兼顾光谱和偏振选择的要求。有鉴于此,提出了一种基于薄膜微结构耦合调控的设计新思路,以13μm附近的大气红外波段为例,实现了片上集成式的偏振光谱成像,6个通道的平均透过率和消光比分别达到了94%和30。该器件有望在将来被广泛应用于偏振光谱成像领域中,同时,由于该器件对基底折射率并不敏感,基底的选择也会更加自由。

基于仿生平衡棒结构的共振隧穿导航传感器研究

家蝇等飞行昆虫利用后翅棒状平衡器检测哥氏力,实现了在空中飞行过程中的快速航行控制。本文基于家蝇后翅微球杆结构建立了一种仿生机械平衡器的运动学模型,并采用MATLAB分析了该模型的航行控制原理。结合家蝇的微球杆平衡结构原理和共振隧穿薄膜微结构(resonant tunneling membrane structure,RTS)的力电耦合效应,设计了一种新型的高精度仿生微型棒状导航传感器(bionic micro-stick-shaped navigation sensor,BMSSNS),并研究了BMSSNS的加工工艺、信号检测方式与路径解算方法。基于ANSYS对该BMSSNS结构进行仿真分析,仿真结果表明,给定初始边界条件下,通过测量平衡棒的哥氏力信息和驱动力信息,可积分解算出运动路径。进一步的路径实验研究结果表明,该BMSSNS能有效检测传感器的俯仰,翻滚和偏航的姿态和路径信息,其短时水平和垂直路径定位精度分别达1. 5 mm和0. 5 mm。该传感器能够在小空间、高定位精度要求的场所中实现精确路径定位。

光学薄膜参数测试

采用ZYGO Markm一GPI数字波面干涉仪对电子束蒸发方法制备的ZrO:薄膜中的残余应力进行了研究,讨论了沉积温度、沉积速率等工艺参量对ZrO:薄膜残余应力的影响。实验结果表明,随着沉积温度及沉积速率的升高,Zr():薄膜中残余应力状态由张应力变为压应力,且压应力值随着沉积温度升高而增大。

薄膜光学锥形光栅的制备与光学特性分析

为了在光学薄膜中引入连续轮廓的微结构,综合利用薄膜的干涉效应与微结构的折反射、衍射效应,提出一种薄膜光学微结构的制备工艺。基于时域有限差分方法设计了具有可见光波段减反射特性的薄膜光学锥形光栅;采用单点金刚石车削技术,结合纳米压印与电感耦合等离子体刻蚀技术,在SiNx薄膜中制备出高1.6μm,周期4.1μm的锥形光栅;在可见光波段,SiNx薄膜光学锥形光栅的平均反射率为5.7%,反射率的实验检测结果与仿真计算结果达到很高的一致性;当入射光角度在30°以内,薄膜光学锥形光栅的减反特性表现出对光波入射角度的不敏感性。该制备工艺突破了单点金刚石车削技术的材料局限,将连续轮廓的微结构的直接形成工艺拓展至介质薄膜当中,实现了宽光谱、宽入射角度的减反射。

光电变色器件用纳米晶氧化钛薄膜的微结构与特性

纳米晶TiO2 薄膜在光电变色器件中具有很重要的作用。它的微结构直接影响染料的吸附、光的散射以及电荷输运的特性。因此 ,探索TiO2 薄膜的微结构 (如粒径、表面形貌和厚度等 )及光电性能是非常有意义的。采用电子束蒸发工艺制备了光电变色器件用纳晶TiO2 薄膜 ,利用原子力显微镜、X射线衍射、俄歇电子能谱等手段对纳米晶TiO2 薄膜的表面形貌、结晶状态及组分进行了分析。从理论上研究和讨论了纳米晶TiO2 薄膜晶粒尺寸对光电性能的影响 。

ZrO_2薄膜微观结构和光学性能的研究

无论是在300℃或室温下,用PVD方法淀积的ZrO_2薄膜,达到一定厚度后都出现晶相非均匀性,在基底侧为四方相,空气侧为单斜相.本文给出了ZrO_2薄膜中四方相存在的原因,并用晶体生长过程中的择优生长特性讨论了薄膜柱状体结构的成因,从而解释了薄膜的折射率非均匀性.

绝缘与介电材料

Y98-61383-195 9904249声表面波用的高质量 ZnO 薄膜的外延生长和特征描述=Epitaxial growth and characterization of high qualityZnO films for surface acoustic wave applications[会,英]/