曲阜师范大学 物理工程学院 物理系，曲阜 273165
为了研究多步旋涂法制备的CsPbBr3薄膜的光学常数，以溴化铅和溴化铯为原料，采用多步旋涂法在硅和FTO衬底上制得CsPbBr3薄膜。利用光弹调制式椭偏光谱仪对硅衬底上的薄膜进行了椭偏光谱分析，使用Tanguy和Tauc-Lorentz 3组合模型对变角度的椭偏光谱进行参数拟合，得到了薄膜光学常数在1.00 eV~5.00 eV范围内的色散关系，并利用荧光发射光谱、吸收谱验证椭偏拟合结果。结果表明，多步旋涂法制备的CsPbBr3薄膜的光学常数与其它方法相比具有一定的差异性，其中折射率可能与薄膜表面粗糙度呈负相关; 椭偏拟合所得带隙为2.3 eV，验证了荧光光谱、吸收谱的计算结果。该研究为多步旋涂法制备的CsPbBr3薄膜椭偏光谱拟合分析提供了参考。
光谱学 光学常数 椭圆偏振光谱 CsPbBr3薄膜 多步旋涂法 spectroscopy optical constants spectroscopic ellipsometry CsPbBr3 film multi-step spin-coating method
1 云南师范大学云南省农村能源工程重点实验室, 昆明 650500
2 云南师范大学云南省光电信息技术重点实验室, 昆明 650500
晶体质量是决定铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(S,Se)4, CZTSSe)吸收层薄膜吸收效率的关键, 旋涂是溶液法制备CZTSSe吸收层的第一步, 因此旋涂方式的选择至关重要。为了探究不同旋涂方式对CZTSSe吸收层薄膜质量和相应器件性能的影响, 分别采用三组不同的旋涂方式制备铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4, CZTS)前驱体薄膜及CZTSSe吸收层薄膜, 并利用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微拉曼光谱仪(Raman)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了不同旋涂方式对所制备的CZTSSe吸收层薄膜晶体结构、元素成分、相纯度、表面形貌的影响。同时, 采用电流密度-电压(J-V)测试和外量子效率(EQE)测试对CZTSSe吸收层薄膜太阳电池的光电特性进行了表征。结果表明: 旋涂7周期, 且第一周期烘烤之前旋涂2次的效果最好, 所制备的CZTS前驱体薄膜均匀, 无裂纹, CZTSSe吸收层薄膜结晶度更高, 薄膜表面更平整致密, 晶粒大小更均匀, 实现了9.63%的光电转换效率。通过对采用不同旋涂方式制备的器件的性能参数进行统计分析, 得出新的旋涂方式可以提高CZTSSe薄膜太阳电池的可重复性, 为将来可能的大规模商业化应用做铺垫。
薄膜太阳电池 旋涂方式 光电转换效率 溶液法 硒化处理 Cu2ZnSn(S,Se)4 Cu2ZnSn(S,Se)4 thin film solar cell spin coating mode photoelectric conversion efficiency solution method selenization
1 南京大学 现代工程与应用科学学院、光热调控研究中心，南京 210093
2 浙江工商大学 信息与电子工程学院（萨塞克斯人工智能学院），杭州 310018
金属表面等离激元是光与金属表面自由电子集体振荡耦合形成的一种表面电磁模式，具有突破衍射极限的光传输能力和纳米尺度的电磁能量局域效应。然而，亚波长、高局域的金属表面等离激元也同时呈现出能量损耗较高的特性，这使得等离激元光子器件的实用化仍然面临严峻挑战。碱金属作为等离激元领域的新材料，具有众多优异的性质，使之成为突破贵金属（金和银）光频损耗极限可能的材料体系之一。总结了金属表面等离激元的基本光学性质及其研究进展，在当前等离激元损耗研究的基础上，重点归纳了碱金属等离激元损耗的理论分析方法，并分析了碱金属等离激元的实验进展与当前需要解决的问题，为碱金属等离激元学的进一步发展提供了思路。
碱金属 等离激元 损耗 纳米激光器 旋涂法 Alkali metals Plasmons Loss Nanolaser Spin coating procedure
1 闽江学院 物理与电子信息工程学院, 福建 福州 350108
2 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆 400065
通过溶液旋涂制备了结构为ITO/ZnO/P3HT∶ITIC/Ag的紫外无机-有机复合结构光电探测器, 混合膜中聚合物给体(P3HT)和非富勒烯小分子受体(ITIC)的质量比为100∶1。由于载流子传输通道不连续, 器件在零偏压下的暗电流密度很小, 为5.8×10-10 A·cm-2, 为器件实现外加电场可调和光电流倍增提供了条件。在正向偏压作用下, 氧化锌(ZnO)界面层能吸收紫外光产生自由电子和空穴参与载流子输运(减少载流子复合几率), 从而提升器件的外量子效率(EQE)。随正向偏压的增加, ZnO界面层能够与活性层(P3HT∶ITIC)共同作用使器件的光电流倍增。45 V偏压下, 器件在350 nm处可获得最小半高宽约为49 nm的EQE光谱响应峰,最高EQE、响应度和探测灵敏度分别为420000%、1 185 A·W-1和1.8×1013 Jones。上述结果为制备基于电场调控的高性能紫外窄带无机-有机复合结构光电探测器提供了有效策略。
溶液旋涂 紫外 无机-有机复合 光电探测器 氧化锌 solution spin-coating ultraviolet inorganic-organic composite photodetector zinc oxide
1 中国科学院 电工研究所，北京0090
2 中国科学院大学，北京100049
曝光工艺中经离心涂敷后抗蚀剂胶层的均匀性对曝光线宽有很大的影响。为了得到高速旋转下抗蚀剂胶体在凹面衬底上所形成膜层厚度的均匀性，在凹面衬底上建立了非牛顿流体微元经离心旋转的流体动力学模型。根据对应的边界条件、非牛顿流体的本构方程和连续性方程，推导并得到了流体性质、曲面面形、旋转速度和时间等因素与最终厚度的关系式。使用流变仪对950 K PMMA C 2%抗蚀剂的流体性质进行标定，在凹面衬底上以旋转速度为单一变量进行离心涂胶实验，使用光谱椭圆偏振仪测量离心后随矢量半径变化的胶体厚度，并与理论推导进行对比。实验结果表明：旋转速度在2 000 r/min时，理论厚度为267 nm，实验所测厚度为230 nm，偏差比率为13.86%；旋转速度在3 000 r/min时，理论厚度为178 nm，实验所测厚度为172 nm，偏差比率为3.37%。考虑到涂胶后，前烘工艺会进一步减小胶层厚度，偏差在正常范围内。本文建立的数学模型具有较好的预见性，可以对胶体经旋转离心后的均匀性提供理论指导。
电子束曝光 离心涂胶 非牛顿流体 胶层厚度 曲面 electron beam lithography spin-coating non-Newtonian fluid layer thickness curved surfaces
1 安徽工程大学机械工程学院，安徽 芜湖 241000
2 中国科学技术大学国家同步辐射实验室，安徽 合肥 230029
惯性约束核聚变系统中，SiO2溶胶凝胶增透膜已广泛应用于无浮雕平面透射光学元件中，但由于缺乏可靠的浮雕面涂覆工艺，该增透方法并未能应用到光束采样光栅。对弯月面法和旋涂法在光束采样光栅浮雕面涂覆SiO2溶胶凝胶增透膜进行了探究，对涂覆后的光栅表面形貌使用光学显微镜、轮廓仪及原子力显微镜进行了检测，并对光栅零级和负一级衍射效率的大小和均匀性进行了测试。结果表明，相比于旋涂法，弯月面法涂覆后的光栅表面更为光滑，光栅槽填充一致性更好，原始槽型保持度更高，工艺可重复性更好且膜厚更均匀。衍射效率测试结果表明，弯月面法涂覆SiO2溶胶凝胶增透膜可有效提高光束采样光栅的零级衍射效率，与未涂覆相比增大了约3.8%，与理论计算结果基本吻合，且涂覆后光栅衍射效率的均匀性变得更好。
光栅 光束采样光栅 SiO2溶胶凝胶增透膜 弯月面涂覆 旋涂 衍射效率 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0105001
吉林农业大学 资源与环境学院，吉林 长春 130118
为了满足图案胶体光子晶体在实际应用中的需要，提出旋涂这种简单胶体光子晶体环的快速制备方法。基底为圆型图案光刻胶结构，乳胶球为疏水核亲水壳结构聚（苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸）乳胶球。对所制备的样品进行形貌和光学性能表征，研究了旋涂速度、乳胶球浓度和不同圆型光刻胶图案基底对旋涂过程中乳胶球组装形貌的影响。结果表明制备胶体光子晶体环的最佳参数如下：旋速为2000 r/min，乳胶球质量百分比浓度为7.5%，圆型光刻胶结构的直径约为22.8 µm；环中乳胶球进行相对有序组装，这与光谱图中峰的位置和宽度相一致，分析原因可能是由于组装时间太短导致的。这种快速的胶体光子晶体环的成功构筑归因于图案基底的物理限域和浸润性差异，这种方法可能在光学器件、传感和防伪方面有着广泛的应用前景。
胶体光子晶体 旋涂 图案 colloidal photonic crystal spin coating pattern
华南师范大学 物理与电信工程学院, 广州 510006
本文采用自组装纳米球热压印技术, 在旋涂有聚丙烯酸(PAA)薄膜、聚苯乙烯(PS)薄膜的基底上, 旋涂SiO2纳米球溶液, 通过自组装形成纳米球三维密排结构, 接着进行热熔-沉陷处理, 在PS薄膜形成周期性、六角密堆积纳米碗状阵列, 接着利用PAA的水解特性去除PAA薄膜, 将PS薄膜翻转并移至硅片基底上, 通过氧离子刻蚀, 得到纳米孔阵列掩模, 最后结合电子束蒸发镀Al, 制备出大面积、周期性的Al纳米盘阵列。同时也研究了三层膜结构的均匀性对制备大面积、周期性纳米盘阵列的重要性。基于自组装压印技术制备圆盘阵列的研究比传统纳米制作技术操作更简单、效率高、成本低; 同时在新光学元件的基础研究、太阳能光伏设备方面具有潜在应用。
自组装 旋涂 热熔沉陷 孔阵列掩模 盘阵列 Self-assembly Spin coating hot melt-sinking hole array mask disk array
中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室, 上海 201800
运用溶胶改性和溶剂置换的方法制备以癸烷为溶剂的SiO2溶胶,通过单面旋涂方法在方形50 mm×50 mm×10 mm 的KDP晶体基片上制备均匀性良好的膜层。使用分光光度计测试涂膜的晶体基片,涂制三倍频及基频二倍频减反膜的KDP晶体基片在378 nm和835 nm处的透过率峰值均大于99.5%,膜层减反射效果良好。结合过滤技术及超声波清洗技术实现了膜层制备过程中的缺陷控制,将经过缺陷控制的三倍频减反膜涂制在洁净度高的熔石英陪涂片上,并在测试前进行激光(波长为355 nm,脉宽为3 ns)预处理,得到的三倍频减反膜的抗激光损伤阈值为(14.0±2.1) J·cm
-2。
材料 溶胶凝胶 二氧化硅 旋涂法 方形基片 缺陷控制 激光与光电子学进展
2019, 56(14): 141602
