甲脒（FA）基钙钛矿比甲胺（MA）基钙钛矿具有更高的内在稳定性，而无机Cs离子掺杂可以进一步提高钙钛矿的湿度、热和结构稳定性。通过一步反溶剂法制备了Cs掺杂的FA1-xCsxPbBr3（x=0，0.05，0.10，0.15）钙钛矿薄膜，采用椭圆偏振光谱研究了材料的复介电函数并以此进行外量子效率（EQE）模拟。EQE模拟结果显示掺杂比例为0.05时，钙钛矿薄膜具有最高的功率转换效率（PCE），可达23.47%。进一步对FA0.95Cs0.05PbBr3进行变温椭偏分析，发现：随着温度升高，材料带隙增大，在393 K左右，从变温复介电函数的二阶导谱中可观察到相变现象，钙钛矿材料由正交相转变为四方相。对基于FA0.95Cs0.05PbBr3的太阳能电池进行变温EQE模拟，结果表明：温度对器件的最高PCE影响不大，其效率可以稳定在23.47%左右，但是高温会导致器件近红外区的外量子效率降低，器件的整体响应带宽减小。
薄膜 Cs掺杂钙钛矿 光学性质 变温椭圆偏振光谱 外量子效率模拟 光学学报
2023, 43(23): 2331004
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 北京理工大学 光电学院 信息光子技术工信部重点实验室，北京 100081
2 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
3 云南省先进光电材料与器件重点实验室，云南 昆明 650223
SnTe纳米薄膜材料光学常数的准确获取，对于其在高性能光电器件设计和在光电子领域的潜在应用具有重要的意义。然而，目前仍然很少有关于获取其纳米薄膜光学常数方法的相关研究报道。采用磁控溅射法以SnTe单靶为靶材，在石英衬底上制备了SnTe纳米薄膜；在未加衬底温度和未进行退火处理的条件下，通过制备工艺参数优化，即得到晶化的、组分可控的面心立方结构SnTe纳米薄膜。采用椭圆偏振光谱法，建立不同的拟合模型结构，利用SE数据库中的SnTe材料数据列表和Tauc-Laurents模型对所制备的SnTe纳米薄膜材料的膜厚、组成及折射率、消光系数等光学常数进行了研究。结果显示，具有该厚度的SnTe纳米薄膜材料在可见光波段具有较高的折射率、在可见到近红外具有较宽的光谱吸收。
SnTe纳米薄膜 椭圆偏振光谱 光学常数 SnTe nanofilm spectral ellipsometry optical constants 赵元辰 1,2,3朱京平 1,2,3郭奉奇 1,2,3李浩翔 1,2,3侯洵 1,2,3
1 西安交通大学电子与信息学部电子科学与工程学院，西安
2 电子物理与器件教育部重点实验室，西安
3 陕西省信息光子技术重点实验室，西安
针对空间目标偏振探测识别的需求，研究了三类（保温膜、太阳能帆板、卫星涂层）六种（金色保温膜、银色保温膜、单晶硅、砷化镓、卫星涂层SR107和S781）典型空间目标材质偏振光谱反射特性。基于研制的材质偏振光谱测量装置测试结果进行分析，揭示了空间目标材质的偏振光谱特性空间分布规律。结果表明，光谱特性不随接收角变化，峰值特征波长不随检偏器角度变化；材质光谱半峰宽、特征波长以及保偏和消偏特性不随入射角变化，但不同入射角处光谱特征峰的峰值不同。文中研究对空间目标偏振探测具有重要的指导意义。
偏振光谱特性 空间材料 双向反射分布函数 polarization spectral reflection characteristics space material bidirectional reflection distribution function
近年来，有机-无机杂化钙钛矿在太阳能电池、发光二极管、激光器、自旋电子器件、光电探测器等领域得到了广泛应用，而三元混合阳离子钙钛矿薄膜相较于二元混合阳离子钙钛矿薄膜在太阳能电池中的转换效率更高。首先，用一步旋涂法在Si基底上制备了高质量的FA0.79MA0.16Cs0.05PbI2.52Br0.48（FAMACsPbI2.52Br0.48）薄膜，分别用X射线衍射、扫描电子显微镜以及椭圆偏振光谱仪对样品的晶格结构、表面形貌和光学性质进行了表征。然后，用Tauc-Lorentz模型给出了薄膜的光学常数，并计算了其介电函数的二阶导谱，光电跃迁分别位于1.66，2.21，3.36 eV处。结果表明，光电跃迁的峰位主要由X位掺杂决定，而A位掺杂对光学跃迁的贡献几乎可以忽略。最后，用时域有限差分方法模拟了基于FAMACsPbI2.52Br0.48材料的典型钙钛矿太阳能电池的光学特性，结果表明，该太阳能电池表现出的光学特性与三元混合阳离子钙钛矿的椭偏分析结果相一致，基于FAMACsPbI2.52Br0.48钙钛矿薄膜的太阳能电池采光效率可达到85%以上。
薄膜 光学性质 三元混合阳离子钙钛矿 椭圆偏振光谱仪 采光效率 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1131001
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
紫外可见偏振成像光谱仪中沃拉斯顿棱镜的色散效应会导致探测器同一空间通道的中心坐标发生偏移,影响目标信号探测精度。根据偏振解调算法,利用沃拉斯顿棱镜出射的两正交分量调制光谱(S光和P光)实现偏振信息解调时,还需要完成光谱匹配。针对这一问题,提出了一种光谱定标与匹配方法。首先利用平行光源标定了仪器视场角与空间维像元的对应关系,提取出各空间通道对应的像元坐标集合并确定了视场定标方程;在同一空间通道内,通过低压汞灯标准光源对波长与像元的对应关系进行标定,得出光谱定标方程;利用视场定标和光谱定标结果完成正交分量光谱的匹配;最后利用太阳光谱中Fraunhofer线的特征波长对定标结果进行了检验。结果表明:紫外可见偏振成像光谱仪正交分量的光谱吸收峰位具有较好的一致性,定标值和标准值的偏差在0.1 nm以内,这验证了定标结果的准确性。
光谱学 光谱定标 偏振光谱仪 视场定标 Fraunhofer线
曲阜师范大学 物理工程学院 物理系, 曲阜 273165
为了分析溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜的光学常数, 采用旋涂法制备了多层TiO2薄膜, 利用扫描电镜对表面形貌进行了分析, 利用椭圆偏振光谱对薄膜的折射率色散和孔隙率进行了拟合分析, 并利用原位共角反射光谱对拟合结果进行了验证, 得到了TiO2薄膜厚度、孔隙率和折射率色散曲线。结果表明, TiO2薄膜厚度与旋涂层数成线性关系, 薄膜孔隙率约为15%且与旋涂层数无关, New Amorphous色散模型可以较好地拟合溶胶-凝胶旋涂方法制备的TiO2薄膜在1.55eV~4.00eV波段的椭偏光谱。该研究为溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜的光学常数测量提供了参考。
光谱学 光学常数 椭圆偏振光谱 二氧化钛薄膜 spectroscopy optical constants spectroscopic ellipsometry TiO2 thin film
1 安徽大学 物理与光电工程学院, 安徽 合肥 230601
2 中国科学院 合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
提出了一种基于可调偏振度源的偏振定标方法, 利用方法完成了基于偏振光谱强度调制(PSIM)技术偏振光谱仪的线偏振光偏振度测量结果定标校正。以可调偏振度源输出的不同偏振度的线偏振光作为待测光源, 用PSIM偏振光谱仪测量待测光源输出得到原始数据。将原始数据解析处理得到的偏振度谱与待测光源输出的理论偏振度谱进行线性拟合, 得到校正系数。利用该校正系数对PSIM偏振光谱仪的测量处理结果进行定标校正。结果表明: 在有效测量波段内(500~650nm), 定标校正后PSIM偏振光谱仪的线偏振度测量解析精度明显提高, 与待测光源输出的标准偏振度值间的最大误差由0.017减小到约为0.003, 基于可调偏振度源的偏振定标校正方法具有可行性。
光学测量 偏振 偏振光谱仪 定标校正 optical measurement the polarization polarization spectrometer calibration correction
