1 北京交通大学物理科学与工程学院, 物理系, 北京 100044
2 北京交通大学物理科学与工程学院, 微纳材料及应用研究所, 北京 100044
二硫化钼(MoS2)在环境中的热稳定性和化学稳定性好, 迁移率相对较高, 已应用于气体传感器、光电探测器和场效应管等器件的研制。采用氧气辅助技术生长的氧掺杂MoS2(MoS2-xOx)不仅可以调控MoS2单晶尺寸, 还能提高MoS2单晶光致发光强度。本文采用射频反应磁控溅射技术、自然环境中氧化和热退火工艺, 改变溅射羽辉与玻璃基底夹角来制备MoS2-xOx薄膜并研究其光学性质。采用X射线光电子能谱分析了样品的元素和价态; 扫描电子显微镜观测的结果表明, 溅射羽辉与基底成45°(θ=45°)时表面形貌为最优; 紫外-可见分光光度计的测试结果表明, 随着厚度和氧含量的增加, MoS2-xOx薄膜的光学带隙减小; 采用COMSOL Multiphysics软件模拟了MoS2-xOx薄膜光学透过率, 理论和实验结果相吻合。本文的研究结果将为MoS2-xOx薄膜在光学领域的应用提供科学参考。
掺氧二硫化钼 氧气辅助技术 磁控溅射 羽辉 透过率 光学带隙 oxygen-doped molybdenum disulfide oxygen-assisted technology magnetron sputtering plume transmittance optical band gap COMSOL COMSOL
1 北京交通大学理学院物理系, 北京 100044
2 北京交通大学理学院微纳材料及应用研究所, 北京 100044
选用纳米球刻蚀技术在蓝宝石(Al2O3)基底上制备350 nm 聚苯乙烯(PS)微球密排掩模版,然后采用反应射频磁控溅射方法分别在PS/Al2O3和Al2O3基底上沉积氧化锌(ZnO)薄膜,去除掩模版的PS微球后,对经退火处理的两种样品进行X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察和荧光光谱测试。结果表明,在PS/Al2O3上生长的ZnO薄膜(样品1)的晶粒呈明显的蠕虫状,而直接在Al2O3基底上生长的ZnO薄膜(样品2)表面晶粒为不完全六棱台形状。样品2的结晶性能优于样品1,但是在362 nm附近样品1的近带边缘荧光发射峰强度比样品2的发射峰强43倍。
薄膜 紫外波段 光致发光 氧化锌薄膜 反应射频磁控溅射 纳米球刻蚀技术
北京交通大学理学院,微纳材料及应用研究所，北京 100044
室温下采用射频磁控溅射(RFMS)技术在玻璃与硅基板上分别沉积了纯铌酸锂LN薄膜、高掺锌(6%,摩尔分数，下同)LN∶ZnO薄膜和高掺镁(5%)LN∶MgO薄膜，并在575 ℃条件下退火进一步提高薄膜的结晶度。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见吸收(UV-Vis)和椭偏仪等测试研究了三种铌酸锂薄膜的形貌、结构和光学性质。XRD分析表明掺杂铌酸锂薄膜和纯铌酸锂薄膜具有相同的生长取向，AFM、XRD、UV-Vis测试结果表明，掺杂将增大铌酸锂薄膜的晶粒尺寸，光学带隙的红移现象与晶粒尺寸相关，且掺Mg的影响大于掺Zn。此外利用霍尔效应测试仪研究了LN、LN∶ZnO和LN∶MgO薄膜的电学性质，测试结果表明三种薄膜均为n型半导体，其中LN∶MgO薄膜电导率的变化趋势不同于LN∶ZnO和LN薄膜，且发现温度在18~50 ℃范围内，随着温度的升高，LN∶MgO薄膜的电导率变化微小，而LN∶ZnO和LN薄膜的电导率逐渐增大。
铌酸锂薄膜 锌掺杂 镁掺杂 光学带隙 霍尔效应 电学性质 lithium niobate film zinc-doped magnesia-doped optical band gap Hall-effect electrical property
1 北京交通大学理学院, 北京 100044
2 北京交通大学土木建筑工程学院, 北京 100044
在低流速条件下，当自由下落的水流落在刚性平面上时，如果水柱与平面的接触点被激光照亮，可以观察到若干环绕在水柱上的光环。实验证明，接触点附近的稳定波纹结构是形成水柱光环的必要条件。根据伯努利方程和由Plateau-Rayleigh不稳定性理论得到的扰动波传播的色散关系，建立波纹稳定方程，进而通过实验探究环绕水柱的光环的性质。理论和实验结果表明，光环的疏密、亮度和数量与水柱的下落高度和初始流速、刚性平面种类以及俯视角度有直接关系。光环随着水柱的下落高度和初始流速的增大而变得密集。激光在刚性平面损失的能量越少，则光环越亮。存在一个观察光环的合适俯视角度区间，俯视角度越大，观察到的光环越多，因此观察光环时要尽量俯视。
几何光学 水柱光环 Plateau-Rayleigh不稳定性 波纹稳定方程 激光与光电子学进展
2017, 54(3): 030801
采用漂移法, 在玻璃衬底上制备出粒径分别为117, 350和500 nm单层、 大面积的聚苯乙烯胶体球掩膜板, 在已制得的掩膜板上用射频磁控溅射的方法沉积一层氧化锌薄膜, 最后用有机溶液四氢呋喃(THF)浸泡去除聚苯乙烯胶体球, 获得不同粒径的二维氧化锌纳米团簇。通过扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱仪对样品的形貌及成份进行表征, 表明所制得样品为有序分布的蜂窝网状氧化锌纳米阵列。在室温下, 通过吸收光谱仪测试样品在300～800 nm波长范围内的吸收光谱, 结果表明对于具有不同尺寸晶粒的氧化锌纳米团簇样品, 随着所采用的聚苯乙烯胶体球粒径的增大, 即氧化锌纳米团簇粒径的增加, 光吸收峰出现了宽化和红移; 随着溅射时间的延长, 即氧化锌薄膜膜厚的增加, 光吸收率提高。此外, 对氧化锌纳米团簇阵列的光吸收特性进行了基于离散偶极子近似的理论计算从而获得任意形状和尺寸粒子的吸收。目前, 文献报道中用此理论计算各种形状的纳米金、 银等金属的结果与实验结果相符, 但是应用离散偶极子的近似理论计算氧化锌纳米颗粒的报道很少。应用此理论计算三角棱台形状的氧化锌光学吸收特性, 根据氧化锌薄膜介电常数和膜厚的变化进行光吸收特性的模拟, 并解释了实验结果。
氧化锌纳米团簇 聚苯乙烯胶体球 射频磁控溅射 光吸收谱 离散偶极子近似 ZnO nanoclusters Polystyrene colloidal spheres RF magnetron sputtering Optical absorption spectra Discrete dipole approximation 光谱学与光谱分析
2014, 34(8): 2031
纳米球刻蚀技术和磁控溅射方法在普通玻璃衬底上制备有序氧化锌(ZnO) 纳米阵列。利用扫描电子显微镜对样品表面形貌进行了观测，并对样品进行荧光(PL)光谱测试。结果表明，相比于普通ZnO薄膜，ZnO纳米阵列的有序结构可以提高在紫外区域的发光性能，减少蓝绿光的发射缺陷。研究了不同ZnO纳米阵列粒径大小和不同ZnO纳米阵列的厚度对其光学性质的影响。溅射时间30 min的有序ZnO纳米阵列样品的质量和结晶状态较好，随着聚苯乙烯(PS)纳米球粒径的减小，样品吸收峰和荧光光谱均发生“蓝移”。
材料 ZnO纳米阵列 荧光 吸收 磁控溅射 漂移法
