电阻热蒸发镀膜与电子束蒸发镀膜对纳米球刻蚀方法制备二维银纳米阵列结构的影响
多形貌纳米银粒子的制备工艺研究
多形貌纳米银粒子的制备工艺研究
刘锦涛;马运柱;刘文胜;唐思危;黄宇峰
【摘 要】随着电子元器件向微型化、精密化和柔性化等方向发展,金属导电填料纳米化成为电子封装用导电银浆发展的必然趋势.其中,多形貌纳米银粒子的制备成为该领域的研究热点.采用液相还原法,通过多种表面活性剂的添加调控纳米银晶粒的生长过程,制备出球状、片状、立方状等多种形貌的银纳米粒子,并揭示了它们的生长机理.结果表明,随着聚乙烯吡咯烷酮(PVP)浓度的增加,纳米银颗粒的分散性得到逐步优化,当PVP浓度为2 mmol/L时,制备出平均粒径为20 nm左右且分散性良好的球状银纳米粒子;柠檬酸钠和双氧水的添加能够诱导纳米银颗粒向片状结构转变,当柠檬酸钠浓度为20 mmol/L,双氧水浓度为25 mmol/L左右时,有大量片状银纳米粒子的形成;氯化钠(NaCl)能够诱导纳米银颗粒向立方体结构转变,当NaCl浓度为20 mmol/L时能够得到形状规则的立方银纳米粒子.
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】2018(049)007
【总页数】7页(P7197-7203)
【关键词】多形貌;纳米银粒子;液相还原法;调控;生长机理
【作 者】刘锦涛;马运柱;刘文胜;唐思危;黄宇峰
【作者单位】中南大学 粉末冶金研究院,长沙 410083;中南大学 粉末冶金研究院,长沙 410083;中南大学 粉末冶金研究院,长沙 410083;中南大学 粉末冶金研究院,长沙 410083;中南大学 粉末冶金研究院,长沙 410083 【正文语种】中 文
【中图分类】TG492
0 引 言
随着电子工业器件朝向高功率、多功能、小尺寸和低能耗的发展趋势，能否研究出在低温条件下固化的低电阻率的导电银浆已经成为电子工业发展的关键因素之一。然而，这种导电银浆对作为导电相的银粉的形貌、粒径等的要求非常严格，所以以纳米银粒子作导电相的纳米导电银浆受到研究者们的广泛关注[1-3]。研究表明，纳米银颗粒固含量为5%～40%的银浆可在低温条件下形成高导电性的电子线路[4]，同时，不同形貌纳米银颗粒以一定比例混合作为导电相可在一定程度上降低浆料的接触电阻，完善导电网络，提高电导率[5]。
光子晶体的一些制备方法
精密机械加工法，半导体微纳米制造法，胶体晶体自组装法，反蛋白石结构法，液晶全息法。
制作三维光子晶体的方法 最简单的是层层堆积法 即把许多片状的二维周期性结构叠加成三维光子晶体 基本组成单元是一维介电柱。这种方法是E.Ozbay等人提出来的。这种结构被称为“木柴垛结构” 像堆积木一样 先堆好一层 再按一定规则堆第二层 依次堆下去 最后得到一定结构的三维光子晶体。其中每一层的一维介质柱都平行排列 相互间距为a;第二层介质柱与第一层介质柱夹角为90;单数层的排列是一样的
双数层的排列是一样的 但是第三层与第一层位移差了a/2;第四层和第二层也也位移了a/2;第五层与第一层继续重复。实验上第一次用氧化铝做出了这种结构 光子带隙在12-14GHz波段。这种三维光子晶体是具有面心四面对称性的全方位光子带隙 其相邻两层有60到90度的角度变化。可以用离子束刻蚀、分子束外延以及气相沉积等手段来实现。原则上这种层层堆积方法来制造三维光子晶体很可行 但是这种方法制作也有它的缺点 工艺繁琐 所以不适用大规模生产 成本也很高。当光子晶体结构的周期降到亚微米后 会受到现有半导体工艺技术的限制 所以用这种制备法来制作光学波段的三维光子晶体挑战还是很大的。
激光全息干涉法是利用了激光在光阻掩模板上刻蚀的方法。它是利用多光栅光束同步激光在空间产生很好的周期性 周期长度可以调节。这种方法刻蚀面积大 能产生三维的空间周期结构。Berger等首次应用三个光栅的激光在硅片上形成了二维的六角周期结构光子晶体。I.B.Divliansky应用激光干涉法制备出三维光子晶体。2001年 Kondo等人研制出制作光子晶体的一套适合多束激光脉冲干涉的光学装置该装置可随意地改变干涉光束数而制做出一、二、三维光子晶体。总之
利用多束激光干涉法很容易制备大面积且具有一定厚度的三维光子晶体 这是其他方法不容易做到的。这样可以使周期性干涉图样和相干激光的波长在数量级保持一致同时改变激光光束的传播方向、偏振和数量 使三维形状的尺寸和结构发生变化 从而得到各不同的对称结构。所以用激光全息干涉法制作出的光子晶体涵盖的所有光波波长的范围
纳米材料与技术(除15年试卷之外的题)华南农业大学
一、填空： （每空 1 分，总共 30分）
6. 1997 年以前关于 Au、Cu、Pd 纳米晶样品的弹性模量值明显偏低，其主要原因
是材料的密度偏低。
7.
纳米材料热力学上的不稳定性表现在 纳米晶粒容易长大 和 相变 两个方
面。
8. 纳米材料具有高比例的内界面，包括 晶界、相界、畴界 等。
9. 根据原料的不同，溶胶-凝胶法可分为：水溶液溶胶-凝胶法 和 醇盐溶胶-凝胶法 10.
隧穿过程发生的条件为 |Q| > e/2 。
二、简答题： （每题 5分，总共 45分）
纳米材料有哪四种维度试举例。
纳米块体（三维纳米材料）、纳米薄膜（二维）、纳米线（一维）、量子点（0维）。
4、简述 PVD 制粉原理。
答：在蒸发过程中，蒸气中原材料的原子由于不断地与惰性气体原子相碰撞损失能量而迅速冷却，这将在蒸气中造成很高的局域过饱和，促进蒸气中原材料的原子均匀成核，形成原子团，原子团长大形成纳米粒子，最终在冷阱或容器的表面冷却、凝聚，收集冷阱或容器表面的蒸发沉积层就可获得纳米粉体。通过调节蒸发的温度和惰性气体的压力等参数可控制纳米粉的粒径。
5、纳米材料的电导（电阻）有什么不同于粗晶材料电导的特点
答：
1）对于粗晶金属，在杂质含量一定的条件下，由于晶界的体积分数很小，晶界对电子的散射是相对稳定的。因此，普通粗晶和微米晶金属的电导可以认为与晶粒的大小无关。
2）对于纳米晶材料，由于含有大量的晶界，且晶界的体积分数随晶粒尺寸的减小而大幅度上升，纳米材料的界面效应的影响不能忽略。纳米材料的电导具有尺寸效应，特别是晶粒小于某一临界尺寸时，量子限制将使电导量子化。纳米材料的电导将显示出许多不同于普通粗晶材料电导的性能。例如：纳米晶金属块体材料的电导随着晶粒度的减小而减小，电阻的温度系数亦随着晶粒的减小而减小，甚至出现负的电阻温度系数。
8、解释纳米材料熔点降低现象。
热蒸发镀银膜实验报告(3篇)
第1篇
一、实验目的
1. 熟悉热蒸发镀银膜的基本原理和实验操作步骤。
2. 掌握热蒸发镀银膜实验的操作技巧，提高实验技能。
3. 分析镀银膜的厚度、均匀性及附着性，为实际应用提供参考。
二、实验原理
热蒸发镀银膜是一种常用的表面处理技术，其基本原理是将银丝加热至熔化状态，使其在真空中蒸发，沉积在待镀物体表面形成薄膜。银膜具有良好的导电性、耐腐蚀性、耐磨性和装饰性，广泛应用于电子、光学、精密仪器等领域。
三、实验材料与设备
1. 实验材料：银丝、待镀物体（如玻璃、塑料等）、酒精、蒸馏水、滤纸等。
2. 实验设备：热蒸发镀银膜设备、真空泵、温度计、计时器、电子天平等。
四、实验步骤
1. 准备工作：将待镀物体清洗干净，干燥后放置在镀银膜设备中。
2. 设置参数：开启真空泵，使镀银膜设备内部达到一定真空度。调整加热温度，使银丝熔化。
3. 蒸发镀银：将银丝加热至熔化状态，使其蒸发，沉积在待镀物体表面形成薄膜。
4. 实验控制：在镀银过程中，观察镀银膜的厚度、均匀性及附着性，适时调整加热温度和蒸发时间。
5. 实验结束：关闭加热电源和真空泵，取出待镀物体，用酒精和蒸馏水清洗，晾干后进行性能测试。
五、实验结果与分析
1. 镀银膜厚度：通过电子天平测量镀银膜的厚度，实验结果显示，镀银膜厚度均匀，满足实际应用需求。
2. 镀银膜均匀性：观察镀银膜表面，发现镀层均匀，无明显瑕疵，说明实验操作得当。 3. 镀银膜附着性：通过刮擦实验检验镀银膜的附着性，结果发现镀银膜与待镀物体结合紧密，无明显脱落现象。
六、实验总结
1. 本实验成功制备了热蒸发镀银膜，实验操作简单，结果稳定可靠。
2. 热蒸发镀银膜具有厚度均匀、附着性好、导电性好等优点，为实际应用提供了良好的基础。
3. 在实验过程中，应严格控制加热温度和蒸发时间，以保证镀银膜的质量。
七、实验建议
1. 在实验过程中，应加强安全意识，确保实验操作符合规范，避免意外事故发生。
高密度有序银纳米球阵列的模板辅助退火制备
高密度有序银纳米球阵列的模板辅助退火制备
张璋;曾志强;程鹏飞;林晓姿;胡先标;苏绍强
【摘 要】纳米结构的有序性对表面拉曼增强光谱(SERS)的均匀性起决定性作用,然而如何大面积制备有序的超高密度贵金属纳米结构依旧是个挑战.文中提出了一种通过模板辅助退火方法,用于大面积制备结构可控、高密度有序的银纳米球阵列,研究了退火温度、压强和银膜厚度对银纳米球阵列形貌结构的影响.制备的高密度有序银纳米球阵列可以进一步应用于SRES基底.
【期刊名称】《华南师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(050)004
【总页数】5页(P23-27)
【关键词】模板辅助法;银纳米球阵列;退火
【作 者】张璋;曾志强;程鹏飞;林晓姿;胡先标;苏绍强
【作者单位】华南师范大学华南先进光电子研究院,先进材料研究所,广州510006;华南师范大学华南先进光电子研究院,先进材料研究所,广州510006;华南师范大学华南先进光电子研究院,先进材料研究所,广州510006;华南师范大学化学与环境学院,广州510006;华南师范大学华南先进光电子研究院,先进材料研究所,广州510006;华南师范大学华南先进光电子研究院,先进材料研究所,广州510006
【正文语种】中 文
【中图分类】TB383
表面增强拉曼光谱(SERS)具有很高的灵敏度和选择性等特点在化学分析、生物分子结构鉴定、环境污染物、爆炸物和药物检测等[1-3]领域发挥了重要作用. SERS效应主要存在于金属纳米结构的间隙，即“热点”(hot spot). 由于金属表面等离子共振效应，“热点”附近的电磁场得到极大增强. “热点”对待测物质的拉曼信号有很大的增强作用，可以实现对检测物质的痕量检测，甚至可以实现单分子检测.
一般情况下，一个理想的SERS基底需要满足以下条件：(1)增强因子(EF)高；(2)重复性好；(3)制备方法简单. 目前普遍认为增强因子高于1011可以实现单分子识别[4].
热蒸发银膜的堆积密度
热蒸发银膜的堆积密度
1. 引言
热蒸发是一种常用的制备薄膜的方法，广泛应用于电子、光学和材料科学领域。其中，热蒸发银膜作为一种重要的功能材料，在光学和光电器件中具有广泛的应用。银膜的堆积密度是影响其性能和应用的重要因素之一。本文将对热蒸发银膜的堆积密度进行深入研究和讨论。
2. 热蒸发工艺及其影响因素
2.1 热蒸发工艺概述
热蒸发是通过将固态材料加热至其沸点以上，使其转变为气态，然后在基底表面沉积形成薄膜的过程。在热蒸发银膜制备过程中，通常采用真空环境下进行，以避免氧化等不良反应。
2.2 影响热蒸发银膜堆积密度的因素
2.2.1 蒸发源温度
银膜的堆积密度与蒸发源温度有着密切的关系。通常情况下，随着蒸发源温度的升高，银原子的动能增加，蒸发速率加快，沉积在基底表面的银原子具有更高的动能和较大的动量，导致堆积密度增加。
2.2.2 沉积速率
沉积速率是指单位时间内沉积在基底表面上的银原子数量。研究表明，较高的沉积速率可以促进银原子在基底上形成更紧密堆积的结构，从而提高银膜的堆积密度。
2.2.3 基底温度
基底温度对热蒸发银膜的堆积密度也具有显著影响。一般来说，在较低的基底温度下进行热蒸发可以减少杂质和气体溢出现象，从而提高银膜的堆积密度。
2.2.4 基底材料和形态
不同材料和形态（如单晶、多晶、非晶等）的基底对银膜的堆积密度也有一定的影响。一般来说，晶体基底表面更平整，可以提供更好的沉积环境，有利于形成较高堆积密度的银膜。 3. 研究方法和实验结果
3.1 实验方法
本研究采用了XXX设备进行热蒸发银膜制备，并通过XXX测试技术对不同实验条件下的银膜进行了表征。
3.2 实验结果与讨论
在不同的实验条件下，我们分别制备了一系列银膜，并对其进行了堆积密度的测试和分析。实验结果显示，在较高的蒸发源温度、适当的沉积速率和较低的基底温度下，可以得到具有较高堆积密度的银膜。同时，我们还观察到晶体基底上沉积的银膜具有更高的堆积密度。
银纳米颗粒的制备及其光散射特性_李宁
２０１４．４Ｖｏｌ．３８
Ｎｏ．４收稿日期：２０１３－０９－１０基金项目：国家自然科学基金（６１０４００５７）；中央高校创新团队基金（ＧＫ２０１１０１００３）作者简介：李宁（１９８７—），男，甘肃省人，硕士研究生，主要研究方向为光伏薄膜材料。通信作者：高斐，男，教授，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｅｉｇａｏ＠ｓｎｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。６６５银纳米颗粒的制备及其光散射特性李宁１，２，高斐１＊，宋美周２，刘庭卓２，刘生忠１，３（１．陕西师范大学材料科学与工程学院，陕西西安７１００６２；２．陕西师范大学物理学与信息技术学院，陕西西安７１００６２；３．陕西师范大学应用表面与胶体化学教育部重点实验室，陕西西安７１００６２）摘要：采用热蒸发的方法在玻璃衬底上蒸镀厚度为３２ｎｍ的银薄膜，在氮气中退火形成银纳米颗粒。利用Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和原子力显微镜（ＡＦＭ）研究了不同退火温度对银纳米颗粒的结晶特性和形貌的影响，并用光散射仪研究了其光散射特性。结果表明，随着退火温度的升高，银薄膜从连续状逐渐变为分离状。在退火温度为４００℃时形成完全分离的半球颗粒，颗粒大小集中在３６０ｎｍ左右，平均高度约为２５０ｎｍ，在散射角大于２５°时，银纳米颗粒对光的散射较强。关键词：银纳米颗粒；表面形貌；热蒸发；退火；光散射中图分类号：ＴＭ９１４文献标识码：Ａ文章编号：１００２－０８７Ｘ（２０１４）０４－０６６５－０３ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＡｇｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｉｔｓｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｌｉｇｈｔｓｃａｔｔｅｒｉｎｇＬＩＮｉｎｇ１，２，ＧＡＯＦｅｉ１＊，ＳＯＮＧＭｅｉ－ｚｈｏｕ２，ＬＩＵＴｉｎｇ－ｚｈｕｏ２，ＬＩＵＳｈｅｎｇ－ｚｈｏｎｇ１，３（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａａｎｘｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎＳｈａａｎｘｉ７１００６２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈａａｎｘｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎＳｈａａｎｘｉ７１００６２，Ｃｈｉｎａ；３．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅａｎｄＣｏｌｌｏｉｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｈａａｎｘｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎＳｈａａｎｘｉ７１００６２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＡｇｆｉｌｍｓｗｉｔｈ３２ｎｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｗｅｒｅｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎｇｌａｓｓｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｂｙｔｈｅｒｍａｌｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ，ｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙａｎｎｅａｌｉｎｇｉｎｎｉｔｒｏｇｅｎｔｏｆｏｒｍＡｇｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ．ＴｈｅＡｇｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ），ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ），ａｔｏｍｉｃｆｏｒｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＡＦＭ），ａｎｄｔｈｅｌｉｇｈｔｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ．ＩｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓＡｇｆｉｌｍｓｇｒａｄｕａｌｌｙｂｅｃｏｍｅｉｓｏｌａｔｅｄＡｇｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｏｆａｎｎｅａｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｉｓｏｌａｔｅｄｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｆｏｒｍｅｄａｔａｎｎｅａｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ４００℃，ｔｈｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＡｇｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄａｔａｂｏｕｔ３６０ｎｍ，ｗｉｔｈａｎａｖｅｒａｇｅｈｅｉｇｈｔｏｆａｂｏｕｔ２５０ｎｍ，ａｎｄｌｉｇｈｔｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｏｆＡｇｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｓｓｔｒｏｎｇｅｒｗｈｅｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｇｌｅｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ２５°．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｇｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ；ｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ；ｔｈｅｒｍａｌｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ；ａｎｎｅａｌ；ｌｉｇｈｔｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ薄膜太阳电池通过减小厚度降低了材料成本，因而降低了电池对光的吸收。提高电池对光吸收的一种有效方法是在电池中加入金属纳米颗粒［１－２］。金属纳米颗粒由于等离激元共振现象对光产生强烈的散射作用，会增加光在电池中传播的路程，从而提高电池对光的吸收。金属纳米颗粒的等离激元共振频率取决于颗粒的大小、形状、材料和周围介质的折射率［３］。不同材料的金属纳米颗粒对光的散射效率不同，相对于其它金属，银纳米颗粒具有更高的散射效率［４－５］。Ｂｅｃｋ等报道了通过改变银纳米颗粒周围的介质可以调节表面等离激元共振，从而增强电池对不同波长范围光的吸收［６］。Ｐｉｌｌａｉ等报道了太阳电池前表面的银纳米颗粒可以提高电池对光的吸收［７］。Ｏｕｙａｎｇ等报道了在背反射电极加入的银纳米颗粒会使电池的短路电流增加２９％［８］。本文通过热蒸发在玻璃衬底上沉积一层银纳米薄膜，退火之后在玻璃表面形成纳米颗粒，这是制备金属颗粒较为简单的一种方法。然而，很少有文献报道不同退火温度对银纳米颗粒的大小和形貌的影响，以及银纳米颗粒对光的散射特性。本文通过改变退火温度，获得不同大小和形貌的银纳米颗粒，并研究了所制备的银纳米颗粒对光的散射特性。１实验采用热蒸发及退火的方法在玻璃衬底上制备银纳米颗粒。将裁好的玻璃片分别用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗５ｍｉｎ，再用氮气吹干。将清洗的玻璃片放入热蒸发室蒸镀一层银膜。用台阶仪测得所蒸镀的银薄膜厚度为３２ｎｍ。将沉积银膜的玻璃片裁成１ｃｍ×１ｃｍ尺寸的小片，放到氮气退火炉中退火。退火温度为２００、３００、４００、５００和６００℃，退火时间为３０ｍｉｎ。用Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）研究银纳米颗粒的结晶程度，用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和原子力显微镜（ＡＦＭ）研究银纳米颗粒的形貌和大小，用光散射仪研究银纳米颗粒对光的散射特性。２０１４．４Ｖｏｌ．３８
电子束蒸发沉积TiO2薄膜结构及光学性能的研究
第
24卷 第
11期
2002年
11月武 汉 理 工 大 学 学 报
JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.24
No.11
Nov.2002
文章编号
:16712
4431(
2002)
112
00112
04
电子束蒸发沉积
TiO
2薄膜结构及光学性能的研究王学华 薛亦渝 赵 利 张幼陵
(武汉理工大学)
摘 要
: 研究了工艺条件对电子束蒸发沉积在
K9玻璃上
TiO
2薄膜的结构和光学性能的影响。正交试验结果表明
,基
片温度是影响薄膜光学常数的主要因素
,制备
TiO
2薄膜的最佳工艺参数为
:基片温度
300℃
,工作真空
2×
10-2
Pa,沉
积速率
0.2
nm
s。采用最佳工艺沉积在透明基片上的
TiO
2薄膜在可见光区具有良好的透过特性
,同时也得出了薄膜的光学带隙能
E
g=3.77
eV。
SEM观察结果表明薄膜为柱状纤维结构
,柱状纤维的直径在
100～
150
nm之间。
关键词
: 电子束蒸发
;
TiO
2; 光学薄膜
中图分类号
:
O484.4文献标识码
:
A
收稿日期
:20022
072
08.
作者简介
:王学华(
19762)
,男
,博士生
;武汉
,武汉理工大学材料科学与工程学院(
430070)
.氧化钛(
TiO
2)薄膜具有优良的透光性、高折射率和良好的化学稳定性
,并且折射率可随制备工艺变化
,
是非常重要的光学膜
,已被广泛地应用于抗反射涂层、干涉滤波片、电致变色窗和薄膜光波导[1]
。制备
TiO
2
薄膜的
PVD方法主要有反应蒸发[2,3]
、反应磁控溅射[4,5]
和脉冲激光沉积[6,7]
等。众所周知
,薄膜的生长形态、
晶体结构和化学计量比对沉积条件极为敏感
,工艺参数如基片特性、
O
2分压、沉积速率和基片温度对薄膜的
致密度、结晶度和光学性能有很大影响。采用正交试验法研究工艺参数对电子束蒸发沉积在玻璃基片上的
TiO
2薄膜光学常数的影响。薄膜光学常数采用椭圆偏振仪测量并计算得到
,薄膜的透过特性由分光光度计
测量
,薄膜的结构采用扫描电镜分析。
二维光栅制备及衍射特性研究
二维光栅制备及衍射特性研究
尤玉军;刘佐濂;李冠霖;练诚;李明谦;张成云
【摘 要】利用飞秒激光微加工平台,结合激光直写技术,在50 nm厚的金膜上制备出了二维光栅,研究了扫描速度和扫描间距固定时,飞秒激光能量密度的改变对二维光栅结构的影响.通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)对制备的二维光栅的形貌进行表征,并准确测量了光栅参数.利用氦氖激光分析了二维光栅的衍射效果,并与数值模拟得到的图案进行比较,分析了条纹缝宽和栅格尺寸对衍射点阵列光强分布的影响.研究表明飞秒激光直写技术可以方便快速地通过加工参数的改变制备不同尺寸分布的二维光栅.
【期刊名称】《大学物理实验》
【年(卷),期】2018(031)004
【总页数】5页(P26-30)
【关键词】微纳加工;飞秒激光;光栅衍射
【作 者】尤玉军;刘佐濂;李冠霖;练诚;李明谦;张成云
【作者单位】广州大学,广东 广州 510006;广州大学,广东 广州 510006;广州大学,广东 广州 510006;广州大学,广东 广州 510006;广州大学,广东 广州 510006;广州大学,广东 广州 510006
【正文语种】中 文
【中图分类】TN249
二维光栅广泛应用在精密测量[1-3]和高精度平面定位[4-7]等领域,通过检测x和y方向上干涉条纹的变化，可以实现二维微位移的测量和定位；还可作为调制光强的掩膜板，用于制备有序纳米硅阵列[8]；与周期性缝隙阵列形成组合件，可提高其光学透过率，并实现对杂散光的抑制[9]。
光栅的制备方法有很多，主要有利用掩膜板的光刻法和无掩膜板的直写法。光刻技术[10-14]很早就被应用于制备光栅，但分辨率受到衍射的影响，加工环节多而复杂，难以制备出小尺寸，精度高的微光学器件。直写法有激光直写[15]、电子束直写和离子束直写[16],直写技术降低了光学衍射带来的不良影响，分辨率极高，但后两者制备方法复杂。近年来发展的纳米压印技术[17]，利用机械力等比例压印复制微纳结构，可实现高效、大面积制备，但压印模板制作成本较高。由于飞秒脉冲激光微纳加工有诸多优点，如激光峰值功率高，热效应小，将飞秒激光聚焦到透明介质内部，利用飞秒激光脉冲与材料的非线性多光子吸收过程，诱发材料局部光学改性，通过控制聚焦光束与材料样品的相对移动得到二维或三维的微结构,可突破衍射极限实现高精度加工[18]。本文利用飞秒脉冲激光直写技术，结合计算机控制的三维微位移台，快速高效的在金膜表面加工出不同尺寸的二维光栅，研究飞秒激光能量密度的改变对二维光栅尺寸的影响，利用扫描电子显微镜表征了制备的光栅形貌，测量了光栅常数。