1 上海科技大学 物质科学与技术学院, 上海 201210
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 先进材料研究部, 江苏 苏州 215123
高纯度的单手性单壁碳纳米管对于下一代碳基电子器件的发展具有重要意义。利用聚[(9, 9-二辛基芴-2, 7-二基)-共-联吡啶](PFO-BPy)、聚(9,9－二辛基芴－2,7－二基)(PFO)和聚(9,9－二辛基芴－共苯并噻二唑)(PFO-BT)三种聚合物在有机相中分别分选出(6,5), (7,5)和(10,5)三种手性单壁碳纳米管, 具有较高纯度以及浓度, 并去除了超过99%的残留分散剂。使用上述溶液沉积获得高均匀性和高密度的碳纳米管薄膜, 以此作为器件沟道材料, 制备了手性单壁碳纳米管场效应晶体管阵列。结果显示, 大直径的(10,5)手性碳纳米管晶体管器件具有较好的电学性能, 其迁移率最高达16cm2?V-1?s-1, 开关比达107。
单壁碳纳米管 手性分离 碳纳米管薄膜 场效应晶体管器件 single-walled carbon nanotubes chiral separation carbon nanotube films field effect transistor
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学 研究生院 科学岛分院, 安徽 合肥 230026
3 皖西学院 电气与光电工程学院, 安徽 六安 237012
地表气压对温室气体浓度反演具有非常重要的影响。利用地基便携式傅里叶变换光谱仪EM27/SUN观测了敦煌地区H2O, CO2, CH4及CO气体分子的浓度, 获得了2018年6月27日到7月21日敦煌地区大气中XH2O, XCO2, XCH4及XCO的时间序列, 结合敦煌观测数据, 定量分析了地表气压对气体柱-平均摩尔分数Xgas(column-averaged dry air mole fractions, DMFs)反演的影响。结果表明: XH2O, XCO2, XCH4及XCO与地表气压密切相关, 相关系数均高于0.99, 柱总量随地表气压的变化快慢决定柱-平均摩尔分数随地表气压的变化趋势。相比较CO2, CH4及CO 分子, XH2O对地表气压的敏感性较弱, 地表气压改变1 hPa, XH2O, XCO2, XCH4及XCO分别变化0.027 8%, 0.065 9%, 0068 6%和0.062%; 观测期间, H2O, CO2的浓度变化幅度波动较大, XCH4, XCO变化较小, XH2O平均值在2 000×10-6~6 000×10-6变化, 而 XCO2平均值在407.27×10-6~417.60×10-6变化, 敦煌站点XH2O, XCO2, XCH4及XCO的测量精度分别为2.3%, 0.14%, 0.12%及1.7%, XCO2及XCH4的测量精度均优于TCCON网的测量精度; 与GOSAT卫星数据对比结果显示, 地基反演的XCO2, XCH4值均偏大, XCO2的绝对偏差为7.07×10-6, XCH4的绝对偏差为0.025×10-6; 与WACCM数据对比显示, 地基反演XCO2结果多数大于WACCM值, 最大绝对偏差可以达到80×10-6, 地基反演XCH4值小于WACCM值, 最大绝对偏差为0.032×10-6。实时观测数据更能反映当地的具体情况, 研究结果可为我国温暖带干旱性气候温室气体源与汇的研究提供数据支撑和理论基础。
傅里叶变换光谱技术 温室气体 分子摩尔分数 地表气压 Fourier transform infrared spectroscopy greenhouse gases Dry air Mole Fractions(DMFs) GOSAT satellite data surface pressure
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 大气光学重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学技术大学 研究生院科学岛分院, 合肥 230026
3 皖西学院 电气与光电工程学院, 安徽 六安 237012
4 卡尔斯鲁厄理工学院, 德国 卡尔斯鲁厄 76131
利用地基傅里叶变换光谱仪EM27/SUN观测了合肥地区H2O、CO2、CH4及CO四种气体分子的柱浓度.观测结果表明：合肥地区XH2O、XCO2在测量期间变化较大，H2O和CO2的变化幅度分别为1 353.17~5 289.43 ppm及409.22~415.05 ppm；XCH4和XCO两种气体分子的变化较小，其标准差均在10-2数量级；XH2O、XCO2、XCH4和XCO的平均值分别为2 109.10 ppm、411.59 ppm、1.87 ppm及0.13 ppm.将地基观测数据XCO2、XCH4分别与WACCM模式、GOSAT卫星数据进行了对比分析.结果表明，WACCM模式计算XCO2、XCH4的浓度比较稳定，仅在平均值附近有微幅变化，GOSAT卫星观测值略低于地基EM27/SUN的观测值，XCO2、XCH4相对偏差分别为0.45%和0.34%.利用GOSAT卫星数据分析了2010~2018年春季XCO2与XCH4的变化趋势，发现XCO2值从390.83 ppm增加到410.30 ppm，相对增长率为4.9%；XCH4值从1.802 ppm增加到1.869 ppm，相对增长率为3.7%.其结果可为追踪合肥及周边地区温室气体的源与汇提供科学依据.
傅里叶变换光谱技术 温室气体 柱总量 GOSAT卫星数据 Fourier transform infrared spectroscopy EM27/SUN EM27/SUN Greenhouse gases Total column WACCM WACCM Satellite data
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 光电材料智能表面织构技术联合实验室, 天津 300308
为获得高性能紫外激光薄膜元件, 急需研制紫外高反射吸收薄膜, 实现吸收损耗的精确测量。本文采用离子束溅射技术, 通过调控氧气流量实现了具有不同吸收的Ta2O5薄膜的制备。以Ta2O5薄膜作为高折射率材料, 设计了355 nm的紫外高反射吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术, 在熔融石英基底上制备了355 nm的吸收薄膜, 对于A=5%的紫外吸收光谱, 在355 nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%, 95.0%和4.9%; 对于A=12%的紫外吸收光谱, 在355 nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%, 87.4%和12.5%。实验结果表明, 采用离子束溅射沉积技术, 可以实现不同吸收率的355 nm高反射吸收薄膜的制备, 对于基于光热偏转测量技术的紫外光学薄膜弱吸收测量仪的定标具有重要的意义。
离子束溅射技术 紫外吸收薄膜 吸收率 透射率 反射率 ion beam sputtering ultraviolet absorption film absorptivity transmissivity reflectivity
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 光电材料智能表面织构技术联合实验室, 天津 300308
3 空军驻京津地区军事代表室, 天津 300308
4 哈尔滨工业大学光电子技术研究所 可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
Si薄膜在可见光和近红外波段具有一定的吸收特性, 可用于宽带吸收薄膜的制备。采用离子束溅射技术, 在熔融石英基底上制备了不同沉积工艺参数的Si薄膜, 基于透、反射光谱和椭偏光谱的全光谱数值拟合法, 计算了Si薄膜的光学常数, 并研究了氧气、氮气流量对其光学特性的影响。选择Si和Ta2O5作为高折射率材料、SiO2作为低折射率, 设计了吸收率为2%和10%的宽带(1 000~1 400 nm)吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术, 在熔融石英基底上制备了宽带吸收薄膜, 对于A=2%的宽带吸收光谱, 在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为2.12%、2.15%和2.22%; 对于A=10%的宽带吸收光谱, 在1 064、1 200、1 319 nm的吸收率分别为9.71%、8.35%和9.07%。研究结果对于吸收测量仪、光谱测试仪等仪器的定标具有重要的作用。
离子束溅射技术 Si薄膜 吸收率 光学常数 ion beam sputtering Si thin film absorption rate optical constant 红外与激光工程
2019, 48(2): 0221003
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
2 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
3 成都七中高新校区, 四川 成都 610209
基于SiO2/Al/SiO2三层夹层结构, 结合使用多角度椭圆偏振谱和透射光谱精确反演获得了薄金属Al层光学常数, 并研究分析了Al光学常数随膜层厚度的变化; 在此基础上采用导纳匹配法, 理论优化获得了三腔金属诱导透射紫外滤光膜, 并系统分析了Al和SiO2介质匹配层制备误差对紫外滤光膜光谱性能的影响; 进一步采用低温、高真空Al、SiO2薄膜生长工艺, 成功获得了峰值波长位于218 nm附近, 峰值透过率~23.1%, 带宽~32 nm, 在280 nm、318 nm波段的透过率分别约为0.5%和0.04%, 400～700 nm、800~1 100 nm波段的截止度分别可达~5.0 OD、~4.5 OD的高性能三腔诱导透射紫外滤光片样品。相关研究结果对于高性能多腔诱导透射“日盲”紫外滤光片的设计与制备具有很好的指导意义。
光学薄膜 电子束蒸发 紫外诱导透射 thin film electron beam evaporation UV induced filter Al/SiO2 Al/SiO2 红外与激光工程
2018, 47(9): 0920002
天津市薄膜光学重点实验室 天津津航技术物理研究所, 天津 300300
光学薄膜的力学及热力学特性决定了光学系统性能的优劣。采用双离子束溅射的方法在硅<110>和肖特石英Q1基底上制备了SiO2薄膜, 并对制备的膜层进行退火处理。系统研究了热处理前后SiO2薄膜的力学及热力学特性。研究结果表明, 750 ℃退火条件下SiO2薄膜的弹性模量(Er)增加到72 GPa, 膜层硬度增加到10 GPa。镀完后未经退火处理的SiO2薄膜表现为压应力, 但是应力值在退火温度达到450 ℃以上时急剧降低, 说明热处理有助于改善SiO2薄膜内应力。经退火处理的SiO2薄膜泊松比(vf)为0.18左右。退火前后SiO2薄膜的杨氏模量(Ef)都要比石英块体材料大, 并且750 ℃退火膜层杨氏模量增加了50 GPa以上。550 ℃退火的SiO2薄膜热膨胀系数(αf)从6.78×10-7 ℃-1降到最小值5.22×10-7 ℃-1。
双离子束溅射 SiO2薄膜 退火 力学及热力学特性 dual ion beam sputtering (DIBS) SiO2 film annealing mechanical and thermoelastic characteristics 红外与激光工程
2018, 47(6): 0621002
1 哈尔滨工业大学 可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国航天科工飞航技术研究院 天津津航技术物理研究所天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
主要研究了离子束溅射制备的氧化钽薄膜在大气氛围下热处理对其光学特性的影响规律。实验中热处理温度范围的选择为150~550 ℃, 间隔为200 ℃。研究中分别采用介电常数的Cody-Lorentz色散模型和振子模型对氧化钽薄膜的能带特性(1~4 eV)和红外波段(400~4 000 cm-1)的微结构振动特性进行了表征。研究结果表明, 在150 ℃和350 ℃之间出现热处理温度转折点, 即热处理温度高于此值时消光系数增加。Urbach能量的变化与消光系数趋势相同, 而禁带宽度的变化与消光系数恰好相反。通过红外微结构振动特性分析, 薄膜中仍存在亚氧化物的化学计量缺陷。
Ta2O5薄膜 热处理 光学常数 禁带宽度 微结构振动 Ta2O5 thin film annealing optical constants band gap microstructure vibration 红外与激光工程
2018, 47(3): 0321004
