二氧化钒(VO2) 是一种典型的强关联电子材料, 当达到相变阈值时, 会可逆地从绝缘单斜相转变到金属金红石相, 这种相变主要通过温度、光照、电场、磁场、应力等激励条件激发。相突变可在亚皮秒时间尺度内发生, 并会伴随着光学透过率、折射率和磁化率等特性的显著变化，其中相变前后电阻率会发生 3～5 个数量级的变化, 这使得 VO2 在智能节能窗、光电探测、光电存储、光开关等领域有着重要的应用前景。首先介绍了 VO2 的相变机制, 主要有电子关联驱动、晶格结构驱动以及两者共同驱动, 接着重点介绍了利用超快时间分辨技术, 尤其是太赫兹时域光谱技术, 来研究 VO2 薄膜的相变动力学过程, 最后, 介绍了基于 VO2 薄膜的太赫兹调制器、太赫兹滤波器、太赫兹开关等领域的应用研究。

为了对激光烧蚀沉积Ag薄膜生长率和环境气压关系进行定量解释,考虑烧蚀产物在惰性气体环境中的动力学过程以及薄膜生长的沉积和二次溅射过程,并假定二次溅射几率正比于入射粒子的动能,建立了激光烧蚀沉积纳米薄膜生长的动力学模型.定量地解释了T.Scharf等人在惰性气体He,Ne,Ar,Xe环境下烧蚀沉积Ag膜的实验结果,所出现偏差乃计及大颗粒所致.

采用XeCl准分子激光实现了碳化硅薄膜的脉冲激光晶化,对退火前后薄膜样品拉曼散射谱特征进行了分析,探讨了激光能量密度对纳米碳化硅薄膜结构和物相特性的影响.结果显示晶态纳米碳化硅薄膜的拉曼散射峰相对体材料的特征峰显著宽化和红移,并显示了伴随退火过程存在着硅和碳的物相分凝现象.随着激光能量密度的增大,薄膜的晶化度提高,晶化颗粒增大,而伴随的分凝程度逐渐减小.

以[CH/H2/Ar/H2S]为工作气体,采用辉光等离子体辅助化学气相沉积(CVD)技术,对掺硫金刚石薄膜的应力进行了研究,结果表明:在典型的掺硫金刚石薄膜制备工艺条件下,随着硫碳比的增加,总应力和本征应力星减小趋势,在硫碳体积比RS/C=4.2×10-3时,总应力有最大值23GPa;在R S/C=6.5×10-3时,本征应力可以抵消热应力,而使总应力的绝对值最小,在此条件下所合成的金刚石薄膜与衬底的附着性较好,有利于金刚石薄膜的稳定生长.分析认为金刚石薄膜的晶粒边界密度,sp2碳相等杂质分别是产生张力、压力的主要原因.

为满足高功率激光抽运中氙灯及其防护隔板玻璃宽谱增透的要求,采用提拉镀膜法在K9基片上通过溶胶-凝胶工艺镀制有机硅-SiO2双层宽谱增透膜系.在实验的基础上讨论了有机硅-SiO2双层膜系中膜厚的搭配以及膜系的宽谱增透特性.实验研究表明通过合理的膜层搭配和对镀膜参量的有效调控,有机硅-SiO2双层宽谱增透膜系在376～927nm连续波段内具有透射率大于98%的增透效果,激光损伤阈值大于20J/cm2(1064nm,4ns),且性能稳定,完全满足氙灯及其防护隔板上宽谱增透膜的要求.

采用ZYGO MarkⅢ-GPI数字波面干涉仪对电子束蒸发方法制备的ZrO2薄膜中的残余应力进行了研究,讨论了沉积温度、沉积速率等工艺参量对ZrO2薄膜残余应力的影响。实验结果表明

介绍了一种利用脉冲准分子激光轰击钛(或镍)靶诱导出等离子体从而在金刚石颗粒表面沉积Ti,Ni等金属保护层的新方法。使用抗压强度测定仪测定并比较了金刚石颗粒表面镀敷金属层前后的抗压强度值,使用金相显微镜观察了金刚石镀膜前后的表面微观状态,并利用X射线衍射仪(XRD)测定了沉积在金刚石颗粒表面金属层的组份。结果表明,利用脉冲准分子激光在金刚石颗粒表面镀Ti后其抗压强度显著增加,而且由于脉冲准分子激光轰击金属靶材后诱导的等离子体能量较高,即使在非高温工作情况下也可在金刚石表面生成TiC膜,这大大提高了金属膜层与金刚石颗粒之间的结合紧密度,这种TiC膜层的形成对于延长金刚石锯片的使用寿命具有重大意义。

偶氮金属镍(Ni(azo)2)是一类具有很大潜力的可录光盘存储介质。为了准确地获取一种偶氮金属镍薄膜的光学常数,用旋涂法(Spin-coating)在单晶硅片上制备了Ni(azo)2薄膜。在波长扫描和入射角可变全自动椭圆偏振光谱仪上研究了Ni(azo)2薄膜的椭偏光谱。采用逼近算法获得了Ni(azo)2薄膜在可见光范围内的复折射率、复介电函数、吸收系数和薄膜厚度。分析了Ni(azo)2薄膜可见吸收光谱的形成机理。结果表明在波长650 nm处薄膜的折射率为2.19,吸收常数为0.023,具有良好的吸收和反射特性,显示出作为高密度数字多用光盘(DVD-R)记录介质的良好应用前景。

ZrO2薄膜样品在不同的沉积温度下用电子束蒸发的方法沉积而成。利用X射线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)检测了ZrO2薄膜的晶体结构和表面形貌,发现室温下沉积ZrO2薄膜样品为非晶结构,随着沉积温度升高,ZrO2薄膜出现明显的结晶现象,在薄膜中同时存在四方相及单斜相。薄膜表现为自由取向生长,晶粒尺寸随沉积温度升高而增大。同时发现薄膜中的残余应力随沉积温度的升高,由张应力状态变为压应力状态,这一变化主要是薄膜结构变化引起的内应力的作用结果。同时讨论了不同沉积温度对ZrO2薄膜光学性质的影响。

在经NH3等离子体氮化的Si(100)衬底上,用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)的方法生长了ZnO缓冲层,经X射线衍射(XRD)测量,得到了单一取向的ZnO(0002)膜.在此ZnO缓冲层上利用低压金属有机化学气相淀积(LP-MOCVD)方法生长了较高质量的ZnCdSe/ZnSe量子阱.通过不同阱宽的ZnCdSe/ZnSe量子阱生长和测量,得到了多级共振拉曼峰.从发光谱中可见,在520 nm附近有很强的发光,而在未覆盖ZnO的Si衬底上直接生长的ZnCdSe/ZnSe量子阱结构,其光致发光(PL)谱未见发光.可见,在氮化的Si衬底上覆盖ZnO膜生长的ZnCdSe/ZnSe量子阱质量较好,是一种在Si衬底上生长Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料的有效方法.