管式PECVD工艺对氮化硅薄膜折射率的影响

折射率是反映薄膜成分以及致密性的重要指标, 是检验薄膜制备质量的重要参数,其变化直接影响太阳能电池的转化效率。本文研究了不同射频功率、腔体压强、衬底温度以及硅烷和氨气配比等沉积条件对在太阳能电池上沉积的氮化硅薄膜折射率的影响,分析了氮化硅薄膜折射率随各沉积条件变化的原因。     

影响p型α-Si∶H薄膜性能的因素研究

利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,以硅烷、硼烷、氢气为气源,在玻璃衬底上沉积氢化非晶硅薄膜.分析了气体的压强和射频功率两个参数对薄膜的沉积速率、折射率和晶化程度的影响.载流子的浓度随着射频功率的增加呈现先增加后下降的趋势;随着压强的增加,载流子的浓度出现先下降后增加的趋势;压强和射频功率对载流子迁移率的影响与对浓度的影响趋势相反.多次沉积薄膜后真空室的环境也对非晶硅薄膜的性质,如折射率、薄膜厚度、载流子浓度等造成影响.     

基片温度对掺磷a-Si：H薄膜光电性能的影响

采用射频等离子增强化学气相沉积（RF-PECVD）方法制备磷掺杂氢化非晶硅（a-Si：H）薄膜。研究了不同基片温度对薄膜沉积速率、电阻率、折射率以及光学带隙等的影响。结果表明：a-Si：H薄膜的沉降速率随着基片温度的升高而增大;薄膜的电阻率随着基片温度的增加而迅速下降,并在250℃达到最低值;a-Si：H薄膜的折射率随着基片温度的增加而增大,但光学带隙随着基片温度的增加而减小。     

nc-Si:H薄膜的微结构特征与光学特性

利用射频等离子体增强型化学气相沉积(RF-PECVD)工艺,以SiH4和H2作为反应气体源,在玻璃和石英衬底上制备了氢化纳米晶硅(nc-Si:H)薄膜.采用Raman散射谱、原子力显微镜(AFM)、透射光谱方法对在不同衬底温度与不同H2稀释比条件下沉积生长薄膜的微结构和光学特性进行了实验研究.结果表明,nc-Si:H薄膜的晶粒尺寸为2.6～7.0nm和晶化率为45%～48%.在一定反应压强、衬底温度和射频功率下,随着H2稀释比的增加,薄膜的沉积速率降低,但晶化率和晶粒尺寸均有所增加,相应光学吸收系数增大.而在一定反应压强、射频功率和H2稀释比下,随着衬底温度的增加,沉积速率增加,薄膜晶化率提高.     

脉冲激光沉积GaN薄膜

采用脉冲激光沉积技术,在Al2O3（0001）衬底上生长GaN薄膜,利用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）研究了不同沉积温度,不同沉积压强对所生长的GaN薄膜晶体结构特征的影响.研究表明,沉积温度影响GaN薄膜结构,在700～750℃沉积范围内随温度升高,所沉积生长的GaN薄膜具有良好的结晶质量.在5～10Pa沉积气压范围内,提高气压有利提高GaN薄膜的结晶质量.     

氧气流量对反应磁控溅射铜氧化物薄膜结构和光学性质的影响

反应磁控溅射方法在玻璃基片上沉积铜氧化物薄膜,研究氧气流量对薄膜结构和光学性质的影响.用X射线衍射仪检测薄膜的结构,分光光度计测量薄膜的透射和反射光谱,采用拟合正入射透射光谱数据的方法计算薄膜的折射率、消光系数及厚度.结果表明,薄膜沉积过程中,随着氧气流量的增加,铜氧化生成物从Cu2O逐步过渡到Cu4O3,最后为CuO;当氧氩流量比为6:25时,生成单相多晶结构的Cu2O薄膜,薄膜的折射率和消光系数随波长增加而减小,带隙为2.49 eV;不同氧气流量条件下制备的Cu2O,CuO薄膜的折射率和消光系数随氧流量的增加而增加.     

PbTe,ZnSe材料的低温特性

利用由傅里叶变换光谱仪、变温杜瓦瓶、真空系统、微型计算机组成的薄膜材料变温光学特性测试系统，研究了在不同基板温度制备的ＰｂＴｅ、ＺｎＳｅ单层薄膜的变温光学特性。得到了薄膜状态下这两种薄膜材料的折射率及其温度系数。观察了基板温度对薄膜折射率温度系数和短波吸收限的影响，给出了沉积这两种材料的最佳基板温度。     

非均匀介质薄膜反射率的角度依赖特性

基于半无限分层介质模型,讨论了具有一定折射率分布的非均匀介质薄膜反射率对入射光的角度依赖关系,得出了其光强反射率公式.在此基础上,通过数值模拟给出不同参数下非均匀介质薄膜的反射率随入射角的变化曲线.分析表明,反射率随入射角的增加呈现出先减小后增大的变化趋势.布儒斯特角随表面折射率、底层折射率、有效深度的增加及膜层厚度减小而增加,随入射波长的变化可以忽略.对于同一入射角,薄膜反射率随薄膜分层厚度增加以及表面折射率、底层折射率和有效深度的减小而减小.     

浸没环境对自负折射率薄膜表面反射光的Goos-H(a)nchen位移的影响

计算了光从真空-负折射率薄膜-真空,真空-负折射率薄膜-金属, 正折射率介质-负折射率薄膜-真空以及真空-负折射率薄膜-正折射率介质四种复合结构中的负折射率薄膜表面反射的等效反射系数和GH位移.着重比较分析了在正折射率介质-负折射率薄膜-真空,真空-负折射率薄膜-正折射率介质两种结构中正折射率材料的吸收效应对不同入射极化波的GH位移的影响.     

基片温度和氧气流量对磁控溅射制备ITO薄膜光电学性质的影响

利用直流磁控溅射技术在BK-7基片上沉积掺锡氧化铟(ITO)透明导电薄膜.研究不同基片温度和氧气流量对薄膜的结构、电学和光学性质的影响,分析光电学性质改变的机理.结果表明,随着氧气流量的增加,载流子浓度(N)不断下降,电阻率(ρ)不断增大,但迁移率(μ)先增大后减小,在氧气流量为0.5 cm3/min(1Pa)时有最大值.随着基片温度的上升,N逐渐增加,ρ不断降低,而μ则先增加后减小,在基片温度为200 ℃时为极大值.所有样品在可见光区的平均光学透过率都大于80%,薄膜的折射率和消光系数从拟合透射光谱数据获得;在1 500 nm光学波长处,折射率随载流子浓度的增加而减小,较好符合线性关系;消光系数随载流子浓度的增大而增加,不符合线性关系.     

近地光学湍流对于目视进近的影响研究

目视飞行程序中,近地面大气光学湍流会造成大气折射率的起伏进而对于目视进近产生影响.采用了Monin-Obk-hov相似理论,结合机场跑道环境改进了Thiermann-Kohnle模型,并对于大气折射率结构常数进行了数值分析,同时根据机场跑道大气折射率分布,建立简化模型,利用光线的折射理论,估算出了光线弯曲的角度偏差.结论表明,温度波动会造成近地面光学湍流产生,其所引起的角度偏差对于目视进近影响不可被忽略,对于目视进近具有指导意义.     

复杂环境地区电波折射修正中的折射率精确获取方法

雷达电波射线上大气折射率的准确性是提高电波折射误差修正精度的关键因素之一.对下垫面复杂地区的雷达系统,常用的大气球面分层法因没有考虑大气水平方向变化使得电波射线上的折射率具有较大的误差,从而影响了电波折射误差修正精度.针对下垫面复杂地区的三维大气结构,提出了获得电波射线上大气折射率的组合方法,即在雷达所在地采用直接探测法,在其他电波射线上,先计算出射线点的位置,然后再利用已建立的全国大气剖面模型数据库得到该位置的大气折射率,从而较为精确地获得电波射线上的大气折射率.经实验验证,采用组合法获得的电波射线上的折射率不仅具有较好的精度,而且可有效地提高电波折射误差修正精度,进而提高下垫面复杂地区的雷达探测精度.     

水下目标定位中的声线折射修正方法

研究了提高水下目标定位精度的一种误差修正方法-声线折射修正方法.首先根据水下声线传播环境和声速变化规律建立了海水的折射率球面分层模型.然后基于Snell定理,利用射线描迹方法得到从声源到水下目标的声线传播轨迹,从而建立声线的真实传播距离和角度模型.经与声纳测量系统的测量参数比对,建立了水下目标定位中的声线折射误差修正模型.根据实测的海水声速剖面,利用折射率球面分层模型和声线折射修正模型进行了水下目标定位的数值计算.实验证实,采用声线折射修正方法可以有效地提高水下目标的定位精度.     

原子贡献法估算硅烷及硅氧烷的摩尔折射度

根据硅烷和硅氧烷的分子结构,利用原子贡献法考察了中心Si原子及与其相连接的不同原子（C、H、Cl、O）和官能团（苯基和碳碳双键）的摩尔折射度,以110种硅烷和硅氧烷折射率和密度实验数据对建立的摩尔折射度估算方程进行了关联,利用SPSS 19.0软件对摩尔折射度方程组进行了拟合,得到上述原子和官能团的摩尔折射度数值,110种化合物摩尔折射度计算值与文献值之间的总体平均绝对误差、平均相对误差及均方根误差分别为0.227cm3.mol-1、0.433%及0.369cm3·mol-1,为已知结构有机硅新化合物折射率的预测或特定折射率有机硅化合物的设计合成提供了依据.     

基团贡献法预测硅烷及硅氧烷的折射率

基于基团贡献法对110种硅烷和硅氧烷分子进行拆分,分别以摩尔折射度和摩尔体积文献计算值与模型预测值之间的最小残差平方和为目标函数,采用最优化组合算法回归得到各官能团的摩尔折射度和摩尔体积,考察了化合物摩尔折射度、摩尔体积和折射率估算值与文献值之间的偏差,结果表明计算值和文献值接近,确定的各官能团的摩尔折射度和摩尔体积数值可用于有机硅化合物和聚合物折射率的预测和估算。     

梯度折射率球透镜的研制

根据菲克定律推导出梯度折射率球透镜的折射率分布函数,熔制了含Li 硅酸盐玻璃及采用槽沉法和Na /Li 离子交换法制备直径为0.3~3.0mm的梯度折射率球透镜,通过干涉法测得了梯度折射率球透镜的折射率分布曲线,研究结果表明:直径为1.6mm的梯度折射率球透镜折射率差为0.002,其折射率分布曲线与双曲正割曲线接近。     

一种电波折射订正方法及其在高空风探测中的应用

为提高无线电测风的精度,在根据二维射线追踪法的基础上,建立了适用于球面分层大气的电波折射高精度在线订正方法,并对电波折射误差及高空风探测误差进行了模拟计算和分析.结果表明,电波折射产生的仰角、斜距和高度误差通常为正值,3类误差均随仰角减小和斜距增大而增大;在低仰角和大斜距的条件下,电波折射误差大于定位设备误差,当仰角低...     

平行光透过折射率线性变化介质的传播规律

从光的折射定律出发,研究平行光束在折射率呈横向线性变化的光学介质中的传播规律,给出了光的传播轨迹随着介质的长度、折射率的变化率的改变而呈现的汇聚、发散及成像情况.     

A terahertz metamaterial with unnaturally high refractive index

Controlling the electromagnetic properties of materials, going beyond the limit that is attainable with naturally existing substances, has become a reality with the advent of metamaterials. The range of various structured artificial 'atoms' has promised a vast variety of otherwise unexpected physical phenomena, among which the experimental realization of a negative refractive index has been one of the main foci thus far. Expanding the refractive index into a high positive regime will complete the spectrum of achievable refractive index and provide more design flexibility for transformation optics. Naturally existing transparent materials possess small positive indices of refraction, except for a few semiconductors and insulators, such as lead sulphide or strontium titanate, that exhibit a rather high peak refractive index at mid- and far-infrared frequencies. Previous approaches using metamaterials were not successful in realizing broadband high refractive indices. A broadband high-refractive-index metamaterial structure was theoretically investigated only recently, but the proposed structure does not lend itself to easy implementation. Here we demonstrate that a broadband, extremely high index of refraction can be realized from large-area, free-standing, flexible terahertz metamaterials composed of strongly coupled unit cells. By drastically increasing the effective permittivity through strong capacitive coupling and decreasing the diamagnetic response with a thin metallic structure in the unit cell, a peak refractive index of 38.6 along with a low-frequency quasi-static value of over 20 were experimentally realized for a single-layer terahertz metamaterial, while maintaining low losses. As a natural extension of these single-layer metamaterials, we fabricated quasi-three-dimensional high-refractive-index metamaterials, and obtained a maximum bulk refractive index of 33.2 along with a value of around 8 at the quasi-static limit.