1 兰州大学 物理学院 电子材料与器件工程研究所，兰州 730000
2 中国科学院微电子研究所 纳米加工与新器件集成技术实验室，北京 100029
3 中国科学院空间科学与应用研究中心，北京 100080
为了实现极紫外透射光栅光谱仪在近地空间的应用，针对其核心色散元件2 000 线/毫米X/EUV 透射光栅，本文采用有限元方法建立了机械模型并对其热学性能和耦合特性进行计算机模拟计算，通过模拟热膨胀系数不同的材料构成的薄膜光栅在近地空间受到太阳辐照后的温度场，得到该光栅表面的热形变分布。结果表明，在高真空热环境下，该透射光栅表面形变量平均可达0.56 μm，而影响光栅周期的纵向形变平均值则为71.5 nm。由于热形变会对光栅衍射效率产生重要影响并导致光谱仪精度和性能的下降，利用有限元分析模拟的结果，进一步优化光栅的封装和设计制作，使其栅线处纵向热形变趋近于零，为2 000 线/毫米X/EUV 透射光栅在太阳极紫外辐射探测器上得到应用提供了科学依据和有效支持。
近地空间 透射光栅 有限元 热形变 terrestrial space X/EUV X/EUV transmission grating finite element thermal deformation
兰州大学 磁学与磁性材料教育部重点实验室,兰州 730000
采用直流磁控反应溅射法,分别在室温,200,300,400和500 ℃下制备了HfO2薄膜。利用X射线衍射(XRD)、椭圆偏振光谱(SE)和紫外可见光谱(UV-vis)研究了衬底温度对HfO2薄膜的晶体结构和光学性能的影响。XRD研究结果显示:不同衬底温度下制备的HfO2薄膜均为单斜多晶结构;随衬底温度的升高,(-111)面择优生长更加明显,薄膜中晶粒尺寸增大。SE和UV-vis研究结果表明:随衬底温度升高,薄膜折射率增加,光学带隙变小;制备的HfO2薄膜在250～850 nm范围内有良好的透过性能,透过率在80%以上。
HfO2薄膜 衬底温度 晶体结构 直流磁控反应溅射 折射率 光学带隙 HfO2 thin films substrate temperature crystal structure direct current reactive magnetron sputtering refractive index optical band gap
1 湛江师范学院,物理科学与技术学院,湛江,524048
2 兰州大学,物理科学与技术学院,兰州,730000
采用射频反应溅射法在不同衬底上制备Zn3N2薄膜,然后对其原位氧化制备ZnO薄膜.利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)等表征技术研究了不同衬底对ZnO薄膜的结晶特性和发光性能的影响.XRD研究结果显示:Zn3N2薄膜在500 ℃原位氧化3 h后完全转变为ZnO薄膜,在玻璃和熔融石英衬底上制备的多晶ZnO薄膜无择优取向,而单晶硅(100)衬底上的多晶ZnO薄膜具有较好的沿(002)方向的择优取向.PL测试结果显示:硅和熔融石英衬底上的多晶ZnO薄膜发光性能良好,激子复合产生的紫外发光峰很强,且半高宽较窄,而来自于深能级发射的绿色发光峰很弱;而玻璃衬底上的多晶ZnO薄膜发光性能较差.
ZnO薄膜 Zn3N2薄膜 原位氧化 光致发光 衬底
1 兰州大学,物理学院,兰州,730000
2 中国工程物理研究院,激光聚变研究中心,四川,绵阳,621900
3 南京大学,物理学院,南京,210093
以H2、反式-2-丁烯(T2B)和二茂铁混合气体为工作气体,用金属有机等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备了Fe掺杂氢化非晶碳(a-C:H:Fe)薄膜.使用X射线光电子能谱(XPS)对a-C:H:Fe薄膜成分进行了分析.使用台阶仪、场发射扫描电镜(FESEM)、热重分析和紫外可见分光光度计(UV-VIS),对比分析了a-C:H薄膜和a-C:H:Fe薄膜的沉积速率、表面形貌、热稳定性和光学带隙变化.研究表明:相同制备条件下,相比a-C:H薄膜,a-C:H:Fe薄膜的沉积速率高,表面颗粒小,容易碳化,光学带隙变窄.
ICF靶 氢化非晶碳薄膜 等离子体增强化学气相沉积 Fe掺杂 热重分析
1 兰州大学物理科学与技术学院,兰州 730000
2 四川大学材料科学与工程学院,成都 610064
在氩气和氧气混合气氛下,近空间升华法制备了CdTe多晶薄膜。薄膜的结构、性质决定于整个沉积过程。深入研究沉积过程中的热交换、物质输运,有助于获得结构致密具有良好光电性质的CdTe薄膜。分析了近空间沉积的物理机制,测量了近空间沉积装置内的温度分布,讨论了升温过程、气压与薄膜的初期成核的关系。结果表明,不同气压下制备的样品,均有立方相CdTe。此外,还有CdS和SnO2∶F衍射峰。CdTe晶粒随气压增加有减小趋势;随气压的增加,透过率呈下降趋势,相应的CdTe吸收边向短波方向移动。采用衬底温度500 ℃,源温度620 ℃,在120 ℃的温差下,沉积时间4 min上制备CdTe多晶薄膜,获得转换效率优良的结构为SnO2∶F/CdS/CdTe/Au的集成电池。
薄膜光学 CdTe太阳电池 工作气压 近空间升华 多晶薄膜
1 中科院半导体研究所光电子研究发展中心,北京,100083
2 北京化学试剂研究所,北京,100022
3 兰州大学物理科学与技术学院,兰州,730000
采用有机改性硅酸盐制备了光敏性溶胶-凝胶,并在凝胶中加入四丙氧基锆作为调节折射率的材料;用该凝胶在硅片上提拉成膜.为了增加薄膜与硅片的粘附性,成膜前先用干氧热氧化法在硅片上生长了一层厚度约为1500的二氧化硅;样品的原子力相片表明薄膜的表面非常平整,在5×5 μm2的范围内最大表面起伏只有0.657 nm.利用波导阵列掩膜版, 对制备的薄膜在紫外光波段下曝光,得到了表面平坦、侧墙光滑、陡直的沟道波导阵列.研究发现:紫外曝光时间和坚膜时的后烘温度都会使薄膜的折射率增大.通过对样品红外吸收谱的分析,从微观机理上解释了折射率随工艺条件变化的原因.
光敏性溶胶-凝胶 SiO2薄膜 折射率 红外光谱 波导
1 湛江师范学院,物理系,广东,湛江,524048
2 兰州大学,物理系,甘肃,兰州,730000
3 北京航空航天大学,理学院,北京100083
用射频等离子体方法在玻璃基底上制备的类金刚石(DLC)薄膜,采用离子注入法掺氮,并对掺氮DLC薄膜紫外(UV)辐照前后的性能变化进行了研究.研究结果表明:随氮离子注入剂量及UV辐照时间的增加,位于2 930cm-1附近的SP3C-H吸收峰明显变小,而位于1 580cm-1附近的SP2C-H吸收峰则明显增强,薄膜的电阻率明显呈下降趋势;随UV辐照时间的增加,位于1 078cm-1附近的Si-O-Si键数量及位于786cm-1附近的Si-C键数量明显增加.即氮离子注入和UV辐照明显改变了DLC薄膜的结构与特性.
类金刚石薄膜 氮离子注入 UV辐照 Raman与红外光谱 结构与特性 Diamond-like carbon films N ions implantation UV irradiation IR and Raman spectroscopy structure and properties
1 湛江海洋大学 理学院,广东,湛江,524088
2 兰州大学 物理系,甘肃兰州,730000
3 北京航空航天大学 理学院,北京,100083
用射频(13.56MHz)反应溅射法制备了a-SiC:H 薄膜,并将制得的薄膜采用高能中子(14MeV)进行辐照.采用电阻率、Raman谱及红外光谱对薄膜的结构与特性变化规律进行了表征.分析结果表明:所得a-SiC:H薄膜中存在多余的非晶态碳.随着中子辐照剂量的增加,a-SiC:H薄膜中SP2C=C键增加,即其中的碳存在类石墨化的趋势.中子辐照后薄膜的电阻率的略微减小现象,可用缺陷对载流子的捕获模型进行解释.
a-SiC:H薄膜 中子辐照 非晶碳 石墨化 a-SiC:H films Neutrons irradiation Amorphous carbons Graphitization
