利用半导体材料的内禀性质改善红外光学薄膜的低温性能
文献类型：学位论文
| 作者 | 李斌 |
| 答辩日期 | 2003-04-04 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 张凤山 |
| 关键词 | 折射率 消光系数 温度系数 干涉滤光片 铁电相变 |
| 学位专业 | 物理电子学 |
| 英文摘要 | 本文旨在解决空间遥感系统中的关键问题—红外薄膜干涉滤光片性能在低温下的变化，从薄膜材料的红外光学和温度特性以及工艺制备的源头进行研究，寻找新的红外透光材料替代传统的PbTe材料，以制作出在低温环境下无性能变化的薄膜光学器件，满足空间工程的需要。 虽然使用Pb1－xGexTe材料制作的10.8μm和3.74μm带通滤光片在不同环境温度下波长漂移可以达到比常规器件小一个数量级的水平，但由于Pb1－xGexTe材料的吸收比PbTe和Ge材料大，造成滤光片透过率下降。因此，研究工作的核心和主要内容是通过大量的实验，研究材料生长工艺条件和薄膜沉积工艺条件对Pb1-xGexTe薄膜光学特性的影响，并从理论上探索自由载流子吸收机理及对薄膜光吸收的贡献，从而找到降低Pb1－xGexTe材料光吸收的方法。 经过数百次的工艺实验，在某些波长范围， Pb1-xGexTe薄膜的消光系数k已降至0.00005。特别是：在大于4μm的很长波长范围内，某些薄膜皆具有0.004以下的消光系数。 用Pb0.94Ge0.06Te材料代替PbTe材料，制作了一个简单的8层Fabry-Perot滤光片，结果表明：其中心波长漂移从0.48nm.K-1改进到0.23nm K-1，在所测量的80-300K的温度范围，用Pb0.94Ge0.06Te材料制作的滤光片的峰透过率明显高于用PbTe材料制作的滤光片。 在国际上首次报道了IV-VI族半导体PbTe和GeTe的赝二元合金Pb1-xGexTe材料在铁电相变点的折射率异常，即相应于结构相变，Pb1-xGexTe薄膜呈现出最大折射率值。从而从理论上解释了Pb1-xGexTe的折射率温度系数随Ge组分变化这一实验事实。 使用X射线衍射（XRD），俄歇电子能谱（AES），能量散射X射线分析（EDAX）和扫描电子显微镜（SEM）等手段对“软”PbTe 薄膜的晶体结构、组分和形貌等性质进行了表征，发现：“软”PbTe薄膜表面没有形成铅氧化物，沿着薄膜的深度方向，富碲组分分布具有高度的一致性。薄膜具有纯NaCl型PbTe晶体结构。并得出了结论：细小并均匀分布的晶粒所引起的表面散射对中红外光学常数的影响可以忽略。 在国际上首次发表了透明导电CdIn2O4薄膜折射率n和消光系数k的数据，并被国际学术机构Luxpop（见 www.luxpop.com）认可和收录。并且，采用电子束蒸发，在不同氧压下条件下沉积了TiO2薄膜，利用16O(α,α)16O共振弹性散射测量了TiO2薄膜中氧的浓度分布，并研究了薄膜中氧浓度与其光学性质的关系。 |
| 学科主题 | 红外探测材料与器件 |
| 公开日期 | 2012-06-25 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4005]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李斌. 利用半导体材料的内禀性质改善红外光学薄膜的低温性能[D]. 中国科学院研究生院. 2003. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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