采用HfO_2/SiO_2溶胶-凝胶薄膜制备衍射光栅

采用溶胶-凝胶方法制备了具有光敏性的HfO2/SiO2溶胶-凝胶薄膜,并利用其光敏性制备了衍射光栅.采用XPS分析了薄膜的成份,证实了Hf元素的存在.并用椭偏仪测试了薄膜的折射率,结果证实了HfO2的加入确实提高了体系的折射率.利用其光敏性,采用X射线作曝光光源通过掩模进行曝光,利用曝光部分与未曝光部分的溶解度差,在薄膜上制备了高为0.8μm、周期为1μm的衍射光栅.

等离子体辅助沉积HfO_2/SiO_2减反、高反光学薄膜

本文报导了用等离子体辅助（Ｐｌａｓｍａ－ＩＡＤ）沉积技术沉积ＨｆＯ２／ＳｉＯ２减反及高反光学薄膜。在波长１０６４ｎｍ处，ＨｆＯ２／ＳｉＯ２减反膜透过率大于９９．５％，ＨｆＯ２／ＳｉＯ２高反膜反射率大于９９．５％。

基频HfO_2/SiO_2高反射薄膜激光损伤生长特性

以1064nm波长作用下的HfO2/SiO2高反射薄膜为研究对象,研究了高反射薄膜在损伤生长过程中分层剥落初始损伤结构的变化规律、损伤形貌特征和损伤生长阈值等特性。实验结果表明:分层剥落初始损伤结构的横向尺寸随激光能量密度的增加呈分段线性增长,破斑沿纵向拓展的损伤生长阈值是沿横向拓展的损伤生长阈值的2倍以上,初始损伤结构横向尺寸的生长率与能量密度呈指数关系,且生长阈值随着辐照次数的增加显著降低。

HfO_2/SiO_2高反射膜的缺陷及其激光损伤

用原子力、Normaski和扫描电子显微镜等分析仪器 ,对高损伤阈值薄膜常采用的 Hf O2 /Si O2 薄膜进行了表面显微图象研究 ,分析了薄膜常见的表面缺陷 ,如节瘤 ,孔洞和划痕等。薄膜表面缺陷的激光损伤实验表明 ,不同缺陷的抗激光损伤能力大不相同 ,节瘤缺陷最低 ,约为 1 5 J/ cm2 ,薄膜的损伤阈值主要由其决定 ,孔洞的激光损伤能力与节瘤相比较高 ,约为节瘤的 2～ 3倍。节瘤缺陷在低能量密度的激光损伤所形成的孔洞 ,与镀制过程中形成的孔洞形貌相似 ,激光再损伤能力也相似。

等离子体沉积类SiO_2薄膜抑制环氧树脂表面电荷积聚

气体绝缘设备中的环氧树脂材料在直流高压下易积聚表面电荷,引发沿面闪络事故。为了抑制环氧树脂材料表面电荷的积聚,采用交流电源激励的滑动放电产生低温等离子体,并以正硅酸乙酯(TEOS)为反应前驱物在环氧树脂表面沉积类SiO_2薄膜,同时利用Fourier变换红外光谱仪(FTIR)、高阻表和表面电位测试系统等对沉积薄膜表面进行分析。实验结果表明:沉积时间超过5 s时,环氧树脂表面形成一层以Si—O—Si及Si—OH基团为主要组成的薄膜,其厚度可达219 nm;且水接触角显著降低,表面电导率及体积电导率可提升2个数量级,相对介电常数明显降低。表面电位3维分布图结果表明,沉积处理后环氧树脂的表面电荷初始积聚减少,且消散速度加快。这是因为环氧树脂表面沉积类SiO_2薄膜后使材料表面陷阱能级变浅,从而抑制了表面电荷的积聚。

Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2薄膜催化剂的结构对其光催化性能影响

以硅胶为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同量Fe^(3+)的TiO_2光催化剂(Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2),以氙灯为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果表明,Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2比TiO_2纳米粉有更好的催化活性,Fe^(3+)的最佳掺入量为0.03％。罗丹明B在粉体和膜催化剂的作用下遵循不同的光催化反应机理。根据XRD,SEM,Raman,XPS和FTIR的表征结果可认为,TiO_2在SIO_2表面薄膜化和Ti-O-Si键的形成是催化活性提高和降解机理不同的主要原因。

薄膜厚度对HfO_2薄膜残余应力的影响

HfO2薄膜是用电子束蒸发方法制备的,利用ZYGO干涉仪测量了基片镀膜前后曲率半径的变化,计算了薄膜应力。对样品进行了XRD测试,讨论了膜厚对薄膜残余应力的影响。结果发现不同厚度HfO2薄膜的残余应力均为张应力,应力值随薄膜厚度的增加而减小,当薄膜厚度达到一定值后,应力值趋于稳定。从微观结构变化对实验结果进行了分析,发现微结构演变引起的本征应力变化是引起薄膜残余应力改变的主要因素。

沉积温度对HfO_2薄膜残余应力的影响

用电子束蒸发方法制备了HfO2薄膜,根据镀膜前后基片曲率半径的变化,用Stoney公式计算了薄膜应力,讨论了沉积温度对薄膜残余应力的影响.结果发现,HfO2薄膜的残余应力均为张应力,应力值随沉积温度的升高先增大后减小,在280℃左右出现极大值.对样品进行了XRD测试,从微观结构上对实验结果进行了分析,发现微结构演变引起的内应力变化是引起薄膜残余应力改变的主要因素,HfO2薄膜在所选沉积温度60～350℃内出现了晶态转变,堆积密度随温度升高而增大.

不同氧氩比例对氧化铪(HfO_2)薄膜的结构及性能的影响

在不同氧氩比例气氛下,采用直流磁控反应溅射方法制备了HfO2薄膜。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和紫外可见光谱(UV-Visible spectrum)等研究了氧氩比例的不同,对HfO2薄膜的晶体结构、化学配比、表面形貌和光学性能的影响。结果显示:室温下,不同氧氩比例的HfO2薄膜都为非晶结构;随着氧分量的减少,Hf4f与O1s的XPS峰向小的结合能方向移动;在氧分量较大的气氛下,HfO2薄膜的化学失配度较小,薄膜均匀,致密,在400 nm^1 100 nm有良好的光透过性。

热处理对离子束溅射SiO_2薄膜结构特性的影响分析

采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了SiO2薄膜,研究了热处理对离子束溅射SiO2薄膜结构特性的影响。热处理温度对表面粗糙度影响较大,低温热处理可降低表面粗糙度,高温热处理则增大表面粗糙度,选择合适的热处理温度,可以使表面粗糙度几乎不变。采用X射线衍射仪(XRD)物相分析方法,分析了热处理对离子束溅射SiO2薄膜的无定形结构特性的影响,当退火温度为550℃,离子束溅射SiO2薄膜的短程有序范围最大、最近邻原子平均距离最小,与熔融石英基底很接近,结构稳定。实验结果表明,采用合适的热处理温度,能大大改善离子束溅射SiO2薄膜的结构特性。

SiO_2气凝胶柔性保温隔热薄膜

由SiO2气凝胶、聚酰亚胺和镀铝层(SiO2/PI/Al)组成的柔性多层薄膜具有很好的保温隔热特性和广泛的应用前景。采用溶胶 凝胶方法制备的SiO2气凝胶具有很高的气孔率和很低的体积密度,尝试了在溶胶 凝胶过程中先酸性后碱性的二步法催化,使孔洞率提高到97%,体积密度降低为50kg/m3,成为优秀的保温隔热的主体材料。选择柔性耐温隔热的聚酰亚胺作为骨架材料,并用真空蒸发镀制上金属铝膜与多孔SiO2气凝胶复合成保温隔热薄膜。当薄膜叠加到10层时其保温隔热效果可提高5倍。

SiO2薄膜热应力模拟计算

薄膜内应力严重影响薄膜在实际中的应用.该文采用有限元模型对S iO2薄膜热应力进行模拟计算,验证了模型的准确性.计算了薄膜热应力的大小和分布,分析了不同镀膜温度、不同膜厚和不同基底厚度生长环境下热应力的大小,得到了相应的变化趋势图,对薄膜现实生长具有一定的指导意义.

纳米多孔SiO_2薄膜的制备与红外光谱研究

以正硅酸乙酯为原料, 采用溶胶-凝胶法, 结合旋转涂胶、超临界干燥工艺在硅片上制备了纳米多孔SiO2薄膜. XRD表明薄膜为无定形态; SEM显示薄膜具有多孔网络结构, 其SiO2粒子直径为10～20 nm. 利用FTIR研究了薄膜的结构, 纳米多孔SiO2薄膜含有Si-O-Si与Si-OR结构, 呈疏水性; 该SiO2薄膜热处理后因含有Si-OH基团而呈吸水性; 用三甲基氯硅烷对热处理SiO2薄膜进行修饰可使其呈疏水性, 修饰后的薄膜在N2中温度不高于450 ℃可保持其疏水性与多孔结构.

化学法制备的HfO_2薄膜的激光损伤阈值研究

采用化学法制备了HfO2介质膜,研究了热处理、紫外辐照以及Al2O3复合对HfO2介质膜激光损伤阈值的影响。采用红外光谱(FTIR)和X射线衍射仪对薄膜进行了表征,并用输出波长为1.064μm、脉宽为10 ns的电光调Q激光系统测试薄膜的激光损伤阈值。实验结果表明:采用150℃左右的温度对薄膜进行热处理可以提高薄膜的激光损伤阈值,所获得的薄膜的激光损伤阈值高达42.32 J/cm2,比热处理前的激光损伤阈值提高了82%;无机材料Al2O3的适量添加能够提高薄膜的激光损伤阈值,其中HfO2与Al2O3的最佳质量配比约为95∶5;另外,对薄膜进行适当的紫外辐照也可改善HfO2薄膜以及HfO2-Al2O3复合薄膜的抗激光损伤性能。紫外辐照对提高HfO2-Al2O3复合薄膜的激光损伤阈值效果尤为显著,辐照40 min后的激光损伤阈值达到44.33 J/cm2,比紫外辐照前的激光损伤阈值提高了90%。

SiO2-TiO2薄膜的制备及光致超亲水性能研究

为了制备具有良好的光致超亲水性的SiO2-TiO2薄膜,实验用溶胶凝胶法结合超声技术以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸丁酯(TBOT)为前驱体制备SiO2-TiO2溶胶;采用浸渍提拉法在普通载玻片上涂膜;然后分别运用微波炉和马弗炉2种不同的烧结方式进行热处理制得产品。将所得产品分别进行接触角、紫外-可见分光光度计、FT-IR、AFM测试。结果表明:马弗炉烧结得到的SiO2-TiO2薄膜亲水性要好于微波炉烧结,并且在V(TEOS)∶V(TBOT)=0.75∶1时,接触角最小,可达到4.3°,满足防污自清洁的要求;红外谱图说明有Ti—O—Si键的生成,证明SiO2和TiO2之间生成了复合氧化物。

SiO_2溶胶及其静电自组装薄膜的制备

采用HCl催化、NH3 ·H2 O催化、HCl与NH3 ·H2 O分步催化三种途径制备了SiO2 胶体 ,用透射电镜观察了胶体粒子的形貌 .用静电自组装 (ESAM)法制备了聚电解质PDDA与SiO2 胶体粒子的有机 /无机复合光学薄膜 .实验结果表明 ,用HCl催化制备的SiO2 透明溶胶不适合于用ESAM法制备薄膜 ,用HCl与NH3 ·H2 O分步催化以及用NH3 ·H2 O单独催化制备的SiO2 胶体适合于用ESAM法制备光学薄膜 .薄膜的透射电镜微观察结果表明 ,以HCl与NH3 ·H2 O分步催化的SiO2 胶体制备的PDDA/SiO2 薄膜为连续结构 ,NH3 ·H2 O单独催化的为颗粒堆积 .研究了薄膜透光率与薄膜层数的关系 ,考察了薄膜的机械强度 .结果显示 ,以NH3 ·H2 O单独催化的SiO2 胶体制备的光学薄膜的增透效果较好 。

制备工艺对HfO_2薄膜抗激光损伤能力的影响

采用反应蒸镀法镀制了单层ＨｉＯ２薄膜，观察了薄膜表面主要的微结构缺陷， 研究了基片清洗工艺对薄膜损伤阈值的影响。测量了薄膜沉积前后表面粗糙度变化。结果表 明：沉积工艺可以改变粗糙度，并对薄膜抗激光损伤能力有较大的影响。

SiO_2薄膜光学常数物理模型（英文）

SiO_2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。在文中研究中,通过测量薄膜的椭偏参数,使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。采用离子束溅射和电子束蒸发两种方法制备了SiO_2薄膜,在拟合过程中,基于L_8(2~2)正交表设计了8组反演计算实验,以评价函数MSE为考核指标。实验结果表明:对IBS SiO_2薄膜拟合MSE函数影响最大的为界面层模型,对EB SiO_2薄膜拟合MSE函数影响最大的为Pore模型。同时确定了不同物理模型对拟合MSE函数的影响大小和反演计算过程模型选择的次序,按照确定的模型选择次序拟合,两种薄膜反演计算的MSE函数相对初始MSE可下降35%和38%,表明拟合过程模型选择合理物理意义明确。文中提供了一种判断薄膜物理模型中各因素对于薄膜光学常数分析作用大小的途径,对于薄膜光学常数分析具有指导意义。

溶胶-凝胶法制备SiO_2-TiO_2纳米复合薄膜紫外光处理的研究

采用溶胶－凝胶技术，结合二步水解法分别在单晶硅片、石英玻璃和Ｋｇ玻璃上制备ＳiＯ2、ＴiＯ2纳米复合薄膜，采用高压汞灯对其进行紫外光处理，分别用ＡＦＭ、椭偏仪、ＦＴＩＲ、ＵＶ－Ｖis分光光度计以及ＸＲＤ对凝胶膜紫外光处理前后的光学性能和结构进行研究，并与传统的热处理进行比较与分析．研究表明，紫外光处理是实现凝胶膜低温致密化的有效方法之一，其致密化的机理不同于传统的热处理，主要是通过紫外高能光子诱导复合薄膜网络结构的原子中的电子激发，导致原子化学键的断裂，进而产生结构重组而致密化．

PECVD提高SiO_2薄膜致密性的研究

为了在高功率980 nm激光器工艺中制备高质量、均匀性好、致密性高的SiO2薄膜,本文研究了PECVD的反应压强、射频功率、SiH4与N2O流量比对SiO2薄膜的沉积速率和BOE腐蚀速率的影响。实验采用BOE腐蚀速率来反映SiO2薄膜的致密性,采用傅里叶红外光谱仪得到SiO2薄膜的红外吸收特性,采用原子力显微镜(AFM)观察SiO2薄膜的表面形貌。通过优化各工艺参数最终获得了BOE腐蚀速率为9.18 nm/s的SiO2薄膜。