采用传输矩阵模型研究了基于低维相变薄膜的显示器件的光学特性与器件结构的关系。显示器件的类型有反射型和透射型, 器件结构的关键参数包括Ge2Sb2Te5 (GST)层的厚度、ITO层的厚度、GST层的晶态与非晶态的变化。结果表明: 对于反射型器件, ITO层的厚度对器件的反射光谱影响较大, 可以通过改变ITO层的厚度达到改变器件颜色的效果; GST层的厚度为12 nm时, GST的晶态与非晶态的变化使器件有最好的颜色对比度且消耗较低的电功率。对于透射型器件, 通过使用超薄的GST薄膜, 器件的透明度可以保持很高, 器件的透明度在GST的厚度超过几纳米后迅速下降。

室温下, 采用磁控溅射镀膜系统在Si(100)基片上制备了Ge2Sb2Te5(GST)薄膜样品.对分别经过不同能量密度的飞秒激光辐照及经退火炉200℃退火处理的样品, 进行拉曼光谱测试, 通过分析其拉曼光谱峰位的变化来研究GST薄膜从非晶态到晶态转变的相变过程.随着辐照激光能量密度的增加, 薄膜的拉曼峰位出现了定向移动.经200℃退火样品的拉曼谱与经24mJ/cm2 飞秒激光辐照的样品拉曼谱相似, 表明在一定条件下, 超快激光光致相变与温控相变具有相似的效果.

利用蓝绿激光对非晶态Ge₂Sb₂R₅相变薄膜进行擦除性能的研究,分别用1000ns,500ns,100ns,60 ns脉宽的蓝绿激光进行实验.结果表明,一定脉宽下,反射率对比度随擦除功率的增加而增大.并且,在1000 ns,500ns,100ns,60 ns的激光作用时间范围内,非晶态薄膜均可转变成晶态.对于脉宽为60 ns的蓝绿激光,擦除功率大于4.49 mW以后,薄膜的反射率对比度高于15%,这表明Ge₂Sb₂Te₅相变薄膜在短脉宽、低擦除功率条件下,可具有较高的晶化速度.同时,分析了非晶态和晶态Ge2Sb2乳5相变薄膜的光谱特性,对比研究了780 nm,650 nm,514 nm和405 nm波长处的反射率和反射率对比度,提出了Ge₂Sb₂R₅相变薄膜用于蓝光光盘的改进方法.

利用直流磁控溅射法制备了一种新型AgInSbTe相变薄膜。示差扫描量热(DSC)实验测定的结晶峰温度为193.92 ℃。X射线衍射(XRD)表明未经热处理的沉积态薄膜是非晶态,而经过200 ℃热处理,X射线衍射图出现衍射峰,薄膜从非晶态转变到晶态。同时,研究了晶态和非晶态相变薄膜的吸收率、透射率和反射率随波长的变化。测定了650 nm激光作用下的相变薄膜的记录性能,分析了记录功率、记录脉宽对薄膜反射率衬比度的影响,在同一记录脉宽条件下, 记录功率越大,反射率衬比度也越大;在同一记录功率条件下,随记录脉宽的增加,反射率衬比度也增大。结果表明,新型AgInSbTe相变薄膜在激光作用下具有较高的反射率衬比度,可获得良好的记录性能。

用反射率对比度来衡量晶化程度,分别探讨了脉宽为500 ns,100 ns,60 ns的蓝绿激光(514 nm)作用下沉积态Ag11In12Sb51Te26相变薄膜的晶化性能,表明Ag11In12Sb51Te26相变薄膜在蓝绿激光下可具有较高的晶化速度。对比分析了热致晶化后的Ag11In12Sb51Te26薄膜在514 nm处的反射率对比度,结果表明激光晶化和热致晶化后薄膜的反射率对比度有明显差别,分别为8%和19.2%。

采用射频溅射法制备了Ag8In14Sb55Te23相变薄膜,对沉积态薄膜在300℃时进行了热处理,测量了不同厚度薄膜的反射、吸收谱及光学常数.研究了薄膜的光学常数与薄膜厚度的关系,结果表明在一定的厚度范围其光学常数随膜层厚度的不同有较大的变化,尤其在短波长范围内更为明显,这对于短波长记录相变光盘有重要意义.

采用射频磁控溅射工艺,在K9玻璃基片上用Ag-In-Sb-Te合金靶制备了相变薄膜。对沉积态薄膜在300℃下进行了热处理,测量了薄膜的光学性质。通过改变本底气压、溅射气压及溅射功率,研究了工艺参数对薄膜光学性质的影响。实验表明,本底气压、溅射气压及溅射功率综合决定了AgInSbTe薄膜的光学性质。对AgInSbTe薄膜的制备,选择较高的本底真空度、适当的溅射气压及溅射功率是非常重要的。

通过高分辨透射电镜分析,深入研究了TeSeIn相变记录薄膜的可逆光存贮机理,提出了对应TeSeIn记录薄膜写入和擦除过程中光致记录畴变化的瞬态相变过程的物理模型。

本文从理论和实验上分析指出亚稳非晶态薄膜的等温(室温)结晶导致TeSeIn薄膜光学性质的变化,简要讨论了热蒸发制备非晶态膜的条件.