【正文】 8183. [5] S. Ramachandran and S. G. Bishop .applied physics letters [J].1999(74):1315. [6] Mdleleni M M,Iiyeon T, Suslicli K S. Sonochemical Synthesis of Nanostrttctured Molybdenum Sulfide[J]. Journal of the American Chemical Society, 1998, 120: 3236. [7] Iidlelem M M,Iipeon T,Suslicli K Sulfide[J].journal of the American Chemical Society,1998,120:61896190. [8] Katoh Tasslia Y,Elireta E,et of Nanostructured Molybdenum Odnction of a Carbon[R]. Sonoehemieal pr Sonochem LIItrason, 1999,6(1):185187. [9] Zhu J J,Koltypin Y,Gedanken A. General Sonochemical Method for the Prepartion of Nanophasic Selenides Synthesis of ZnSe Nanoparticles[J].Chemistry of Materials,2020,12:7378. [10] Kumta P N,Risbud S Chemical Routes to Formation and IR Properites of Lanthanum Sesquisulfide (La2S3) Ceramics[J]. Materials Reserials Reserch Society,1993,8(6):1394. [11] Fernandez A M,Nair of Metal Chalcogenide Solar Control Films With a Protective Polymer Coating[J].Thin Solid Films,1991,204: 459471. [12] 平貴臣、曹立新、王麗穎等 .Cds 半導(dǎo)體納米微粒的復(fù)合與組裝 [J].化學(xué)通報(bào)， 2020,2:3236. [13] 肖海燕，林常規(guī)，陶海征等 .全光開關(guān)用硫系玻璃研究進(jìn)展 [J]。 (a)薄膜厚度 (b)表面粗糙度 圖 34 磁控濺射法制備硫系薄膜的臺(tái)階儀測(cè)試結(jié)果 (a)薄膜厚度 (b)表面粗糙度 圖 35 熱蒸發(fā)法制備硫系薄膜的臺(tái)階儀測(cè)試結(jié)果 基于熱蒸發(fā)方法的硫系薄膜制備與光學(xué)性能研究 12 4 總結(jié) 硫系薄膜是硫系玻璃材料光學(xué)器件向集成化、小型化發(fā)展的一個(gè)重要研究方向。 表 31 不同 波峰和波谷計(jì)算得到的薄膜厚度 ? TM Tm n d 1977 —— 1700 1494 1333 2151 —— 1827 1592 1409 折射率 玻璃折射率取決于其內(nèi)部離子的極化率和玻璃的致密度 [15]： (1)越大，或者陰陽(yáng)離子間的鍵強(qiáng)越小，則玻璃的折射率越大； (2)極化率和密度越大，玻璃的折射率越大； (3)分子體積越小，玻璃折射率越大。 隨著退火溫度升高 Se環(huán)結(jié)構(gòu)減少，而 GeSe鍵結(jié)構(gòu)增加，這導(dǎo)致薄膜結(jié)構(gòu)變得致密因此折射率也將隨之升高。 有三個(gè)拉曼峰。 左右蒸發(fā)舟接通電源加熱（電流為 1A 、 2A ），通過膜厚控制儀觀察薄膜厚度，待薄膜厚度達(dá)到期望值后關(guān)閉蒸發(fā)舟加熱電源停止鍍膜。最后再用酒精紗布擦拭干凈、安裝。時(shí)間到了之后，打開用棉花塞住的爐子，迅速取出里面的玻璃管，用風(fēng)吹淬冷，完成后迅速放入退火爐中。 按照下圖的升溫曲線設(shè)定熔制爐的升溫。同時(shí) 用環(huán)形加熱器加熱，以 汽化樣品中的水分。首先用無水乙醇將玻璃洗滌干凈，再置于王水中浸泡 2 小時(shí) （因?yàn)橛?HF 酸清洗容易對(duì)管壁進(jìn)行侵蝕，使管壁變薄，并在高溫 熔制 玻璃時(shí)發(fā)生爆炸或使 Si進(jìn)入原料，降低原料純度，而王水不僅能溶解殘留在管壁上的有機(jī)原料，同時(shí)對(duì)管壁的腐蝕較?。缓笥?純凈水沖洗管內(nèi) 壁45 次 ，再經(jīng)蒸餾水 將外壁 沖洗干凈，最后置于 風(fēng)干燥箱中烘干 ，備用。 各種制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較 表 21 幾種常見薄膜制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 熱蒸發(fā)法 設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，成本低廉，無需過高溫度 成膜速度快 蒸發(fā)不均勻、 薄膜組分與靶材有偏差，不適合大面積鍍膜 溶膠凝膠法 成膜均勻性好，成本低 薄膜致密度差，原料成本高 磁控濺射法 成膜組分與靶材接近，薄膜均勻性好 成膜速率慢，靶材制備困難 脈沖激光沉積法 沉積速率高，靶材消耗少，無污染 不適合大面 積膜制備，膜層表面粗糙度較大 化學(xué)氣相沉積法 適合大面積鍍膜，膜層均勻性好 適用于少數(shù)組分材料，通用性較差 寧波大學(xué) 信息 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，我們采用設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，成本低廉且成膜速度快的熱蒸發(fā)方法制備GeSbSe薄膜。硫系玻璃的熔點(diǎn)一般較低，很適合用熱蒸發(fā)法制備單質(zhì)元素硫系玻璃薄膜。NA、 M、 R、 T分別為 Avogatro常數(shù)、原子質(zhì)量、氣體常數(shù)和絕對(duì)溫度；由于物質(zhì)的平衡蒸汽壓 隨著溫度的上升增加很快 (呈指數(shù)關(guān)系 )，因而對(duì)物質(zhì)蒸發(fā)速度影響最大的因素使蒸發(fā)源的溫度。 圖 23 脈沖激光沉積制備薄膜的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)圖 當(dāng)激光照射到靶上 ,靶在極短的時(shí)間內(nèi)被加熱熔化 、氣化直至變?yōu)榈入x子體 ,等離子體從靶向基體傳輸 ,最后 在基體上凝聚成核到形成薄膜 ,其淀積過程可分為三個(gè)階段 （ 1） 脈沖激光燒蝕靶 ,產(chǎn)生原子 、離子或顆粒 。 溫度范圍內(nèi)制作出了 Ge–Sb–S 三元非晶薄膜， 并且對(duì)其光學(xué)特性進(jìn)行了測(cè)試。一般來講， CVD裝置往往包含以下幾個(gè)部分 : 1 ） 反應(yīng)氣體和載體的供應(yīng)和計(jì)量裝置 。 隨著入射離子能量的增加、濺射產(chǎn)額先是提高、其后能量達(dá)到 10kev左右時(shí)趨于平緩。這項(xiàng)成果為中國(guó)碲化鎘太陽(yáng)電池的發(fā)展做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，榮獲中國(guó)高校技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。 硫系非晶薄膜的能隙與組分和制作工藝燈諸多因素有關(guān)，可以調(diào)控，因此可以通過能隙調(diào)控增大電池效率。 2020年， 澳大利亞國(guó)立大學(xué) CUDOS用 As2S3非晶薄膜 成功制作出了基于四波混頻的 40G/s的寬帶波長(zhǎng)換轉(zhuǎn)器。 它是ＷＤＭ的系統(tǒng)中的最重要的部分之一， 提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性，消除波長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)優(yōu)化 WDM網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，維護(hù)管理。 它是ＷＤＭ的系統(tǒng)中的最重要的部分之一， 提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性，消除波長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)優(yōu)化 WDM網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，維護(hù)管理。隨著硫系非晶材料的研究的深入，這個(gè)問題正在逐步解決。 圖 14 CVD法制備的 GeSbS薄膜的光學(xué)帶隙與 Sb含量的關(guān)系 硫系薄膜的應(yīng)用 由于科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，光電功能材料成為一類非常重要的功能材料，在信息、激光、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、航空航天以及現(xiàn)代化國(guó)防技術(shù)中有廣泛而重要的應(yīng)用 [7]?；|(zhì)中原子之間鍵強(qiáng)越強(qiáng)，原子的連接越緊密，導(dǎo)帶與禁帶之間的分離就越大，光學(xué)帶隙也就越大。 Te81Ge15Sb2S2體系的相態(tài)變化，并提出了一種與光學(xué)和電學(xué)轉(zhuǎn)換行為緊密相關(guān)的一種模型，認(rèn)為從非晶到晶體的相變過程不僅是一種熱現(xiàn)象，也受光致過剩電子 空穴載體產(chǎn)生的影響。當(dāng)薄膜經(jīng)過 Hg紫外光照射 90分鐘后， Eg從 ，達(dá)到飽和狀態(tài)，此時(shí)觀寧波大學(xué) 信息 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 察到明顯的光致漂白效應(yīng)。最早是 Tanaka提出了但雙阱結(jié)構(gòu)（ SDW）模型，后來又進(jìn)一步與機(jī)構(gòu)模型結(jié)合起來認(rèn)為是是光照致硫原子扭曲造成的，但未弄清這種模型能否應(yīng)用到鍺系玻璃中。光致結(jié)構(gòu)變化在未經(jīng)退火處理的薄膜中不可逆，在退火良好的薄膜中 是可逆的，若在玻璃轉(zhuǎn)變溫度附近再次退火就可以消除這種變化。經(jīng)過 40 余年的研究，非線性光學(xué)作為一門嶄新的學(xué)科分支得 到了飛速的發(fā)展 . 雖然玻璃的非線性光學(xué)效應(yīng)不是非線性光學(xué)材料中最好的，但是因?yàn)椴ＡЬ哂薪逃行?、遠(yuǎn)程無序的內(nèi)部構(gòu)造，具備了光學(xué)上各向同性，在大部分波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透光性，具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，易于摻雜、制作和加工，可產(chǎn)生遠(yuǎn)距離的相互作用等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此將玻璃作為非線性光學(xué)材料而引人注目。硫系非晶半導(dǎo)體材料具有較大的非線性折射率 n2，低的雙光子吸收系數(shù)β。 隨著紅外光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)透過波長(zhǎng)在中遠(yuǎn)紅外區(qū)域的紅外傳輸材料諸如重金屬氧化物玻璃、鹵化物玻璃、硫系 玻璃等投入了越來越多的關(guān)注，其中以 S、 Se、 Te 和 Ge、 As、 P 等元素所制成的硫系玻璃因在紅外區(qū)域具有透過范圍大（ 120181。因此，開發(fā)新型光器件以推動(dòng)全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已成了人們的共識(shí)。此外，薄膜技術(shù)作為一種制備方法可以將不同材料復(fù)合在一起，使其發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，避免單一材料的局 限性。納米粒子的表面效應(yīng)引起硫化物納米微粒表面原子輸送和構(gòu)型的變化，也會(huì)引發(fā)表面電子自旋構(gòu)象和電子能譜的變化，對(duì)其電學(xué)、光學(xué)及非線性光學(xué)性質(zhì)等具有重要的影響 [1]。結(jié)果表明熱蒸發(fā)法制備 GeSbSe 薄膜具有良好的物理結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性，在集成光學(xué)器件方面很高的應(yīng)用潛力。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 編號(hào) ： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 基于熱蒸發(fā)方法的硫系薄膜制備與光學(xué)性能研究 Research prepared by thermal evaporation of the optical properties of chalcogenide thin films 寧波大學(xué) 信息 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 【 關(guān)鍵 詞 】 硫系玻璃， 硫系 薄膜； 熱蒸發(fā)法，光學(xué)特性， 。 新材料 在未來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中起著非常重要的作用，它將促使科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是光電子信息材料的研究發(fā)展更是舉足輕重。 自 20 世紀(jì) 70 年代以來，薄膜技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，無論在學(xué)術(shù)上還是在實(shí)際應(yīng)用中都取得了豐碩的成果。光子技術(shù)的成功離不開集成光學(xué)器件的發(fā)展，集成是光器件的必然演進(jìn)方向。m）、折射率高（ n=）、 雙光子吸收系數(shù)小、聲子能量低、 光學(xué)非線性和光敏性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)成為可替代硅材料實(shí)現(xiàn)全光器件的理想材料 。對(duì)于硫系非晶薄膜，要尋求線性折射率與雙光子吸收系數(shù)的平衡，一般選擇 FOM5。 非線性極化系數(shù)和快的響應(yīng)速度的非線性光學(xué)材料的研究日趨活躍。目前無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外對(duì)硫系非晶薄膜的光敏性缺乏系統(tǒng)的研究。后來 Elliott、 Utsuge、 Mizushima等人有提出了各種猜想，并做了大量試驗(yàn)，認(rèn)為光致暗化效應(yīng)已材料、薄膜厚度、入射光通量、薄膜與襯底 之間的粘著度等因素有關(guān)。認(rèn)為光 致漂白效應(yīng)與硫系薄膜的結(jié)構(gòu)和電子 特性有緊密的聯(lián)系。在這種模型中這種現(xiàn)象的可逆性是由于光的有無而導(dǎo)致的結(jié)晶速率的巨大不同而引起的。因此，能量帶隙也越大。各種新型光電薄膜器件與薄膜技術(shù)正在相輔相成地不斷開拓中，光電薄膜器件的產(chǎn)品也以 %的年增長(zhǎng)率發(fā) 展著 [812]。硫系非晶薄膜的高折射率，增大了光波導(dǎo)的彎曲程度，便于器件的集成。 目前實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)變換技術(shù)主 要分為兩大類：光／電／光（ＯＥＯ）波長(zhǎng)變換和全光波長(zhǎng)變換 (AOWC)。 目前實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)變換技術(shù)主要分為兩大類：光／電／光（ＯＥＯ）波長(zhǎng)變換和 全光波長(zhǎng)變換 (AOWC)。該轉(zhuǎn)換器體積小，質(zhì)量輕，轉(zhuǎn)換精確無錯(cuò)誤，功率損失低至 。目前，碲化鎘非晶薄膜已經(jīng)廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池了?！笆濉逼陂g，小面積電池制造技術(shù)有了進(jìn)一步提高，該組制備的電池效率達(dá)到 13． 38％ ，再次創(chuàng)造出中國(guó)碲化鎘太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄，接近國(guó)際領(lǐng)先水平。其后、當(dāng)離子能量繼續(xù)增加時(shí)濺射產(chǎn)額反而下降。 2 ） 必要的加熱和冷卻系統(tǒng)； 3 ） 反應(yīng)物氣體的排出裝置。 溶膠凝膠法 （ SolGel） 溶膠－凝膠法 是用含高化學(xué)活性組分的化合物作前驅(qū)體，在液相下將這些原料均勻混合，并進(jìn)行水解、縮合化學(xué)反應(yīng)，在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠體系，溶膠經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠，凝膠網(wǎng)絡(luò)間充滿了失去流動(dòng)性的溶劑，形成凝膠。 （ 2