【正文】 驗熱蒸發(fā)方法制備的薄膜與靶材之間的組分差異，我們測試了薄膜和靶材的X射線電子能譜（XPS），所得結(jié)果如表31所示，表中的數(shù)據(jù)為各元素的摩爾百分比。由于測試設(shè)備和方法本身的局限性，表中數(shù)據(jù)并不能真實反映材料體系中各元素的百分比含量，但是我們可以根據(jù)表中的數(shù)據(jù)比較各元素含量的相對偏差。表中數(shù)據(jù)顯示，熱蒸發(fā)法得到的薄膜與靶材的組分差異較小，說明我們采用的熱蒸發(fā)工藝能夠較好地吻合靶材的組分。表31 薄膜和靶材的XPS測試結(jié)果Ge（%）Sb（%）Se（%）靶材薄膜 結(jié)構(gòu)分析對相同GeSbSe塊狀靶材玻璃利用熱蒸發(fā)法制備的三份薄膜分別作如下處理：不退火，在200℃下退火和在285℃下退火，對它們進(jìn)行拉曼光譜測試，測試結(jié)果如圖41所示圖 31 三種退火處理后薄膜及靶材玻璃拉曼光譜測試結(jié)果從圖中可以看出Ge20基質(zhì)玻璃和不同退火溫度下的薄膜拉曼光譜形狀大致相近，并且200℃退火的薄膜結(jié)構(gòu)最接近基質(zhì)玻璃，說明熱蒸發(fā)法所得薄膜組分與靶材組分相差不大。有三個拉曼峰。在194200有一個主峰，這個主峰在166178處有一個肩峰。第二個峰在120130范圍內(nèi)，第三個峰位于245300范圍內(nèi)。其中后兩個峰強(qiáng)度較弱，主要是由SeSe鍵引起的。隨著退火溫度的升高，主峰變窄，并稍向短波方向移動，200℃時最窄且位移最大。位于245300的強(qiáng)度變?nèi)酢Ｖ鞣逯饕煽蓜澐譃?個峰，一個位于190，由SbSe3/2中的非極性SbSe鍵的振動引起，一個位于200，由共點(diǎn)的GeSe4/2結(jié)構(gòu)中的GeSe鍵引起，另一個位于215，由共邊的Ge2Se8/2結(jié)構(gòu)中的GeSe振動引起[14]。180處的肩峰由Ge2Se6/2結(jié)構(gòu)單元中的GeGe鍵引起，200退火是明顯減弱，285退火處理后有又加強(qiáng)。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。 透過率采用PerkinElmerLamba 950UV/VIS/NIR型分光光度計測試得到薄膜樣品在400nm2500nm波長范圍內(nèi)的透過光譜，如圖5所示。通過選取圖中的波峰和波谷值可以擬合途中透過率曲線的上、下包絡(luò)線，并計算出在不同波長下薄膜樣品的折射率值。為了使擬合結(jié)果盡可能接近實際值，需要對透過率曲線波峰和波谷應(yīng)盡可能的多選取采樣點(diǎn)，這就要求使用較厚的薄膜，因此我們選擇了一片35分鐘熱蒸發(fā)制得的GeSbSe薄膜樣品進(jìn)行測試。折射率n的計算公式為： (2) (3) 其中為基底折射率，和為曲線擬合所得的上、下包絡(luò)線在某個波長下對應(yīng)的值。32薄膜樣品的透過率通過擬合計算可以得到薄膜的折射率，還可以根據(jù)下式求出薄膜的厚度為： (4) 其中，、為相鄰兩個波峰或波谷對應(yīng)的波長，、為相應(yīng)波長下的折射率。表2列出了在不同波長處所對應(yīng)的薄膜折射率值，以及利用相鄰波峰和相鄰波谷值計算得到的薄膜厚度d，表中的折射率值略小于相應(yīng)塊體靶材玻璃材料的折射率()，分析該結(jié)果產(chǎn)生的原因除了擬合計算方法本身的誤差，還可能因為薄膜組分相比于靶材玻璃材料有所改變而引起[22]。由表中所得的六組厚度值可求出薄膜的平均厚度為2390nm，與使用臺階儀測試所得的薄膜厚度2389nm非常接近，說明這種擬合計算膜厚的方法是可行的。表31 不同波峰和波谷計算得到的薄膜厚度TMTmnd1977——1700149413332151——182715921409 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。通過對薄膜的結(jié)構(gòu)分析，對硫系玻璃薄膜，影響其折射率的主要因素是Se環(huán)和非橋鍺。退火后Se環(huán)減少GeSe2增加，射率相應(yīng)增加。圖43為橢偏儀測試得出的折射率結(jié)果圖33 200℃和285℃退火后薄膜折射率其中n1為硫系玻璃本身折射率，n8和n4分別為200℃與285℃退火后玻璃折射率。由圖中曲線可得隨著退火溫度升高，薄膜折射率隨之上升，這與拉曼光譜測試結(jié)果相符。 薄膜厚度和表面粗糙度在臺階儀下對熱蒸發(fā)和磁控濺射兩種方法制備的GeSbSe薄膜厚度以及表面形貌進(jìn)行測試，如圖41和圖42所示。從圖中可以看處，通過2小時磁控濺射方法制的薄膜厚度為215nm，薄膜的表面粗糙度Ra=，；通過10分鐘熱蒸發(fā)方法制的薄膜厚度為693nm，薄膜的表面粗糙度Ra=。因此可以得出熱蒸發(fā)方法與磁控濺射方法相比，制得薄膜的表面粗糙度相似，但熱蒸發(fā)法的鍍膜速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磁控濺射法，這與表21中的結(jié)論相符。 (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階儀測試結(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階儀測試結(jié)果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)展的一個重要研究方向。本文介紹了硫系薄膜的性質(zhì)和幾種常見的制備方法，采用熱蒸發(fā)方法成功制備了GeSbSe組分硫系薄膜。并對所得薄膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能測試：薄膜的透過光譜（分光光度計），薄膜組分（xps），薄膜結(jié)構(gòu)（拉曼光譜）和薄膜厚度（臺階儀）等參數(shù)。結(jié)果表明熱蒸發(fā)方法制備的GeSbSe薄膜具有良好的物理性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)，通過該研究可促進(jìn)硫系薄膜材料和硫系薄膜制備方法的發(fā)展，同時為硫系薄膜在光波導(dǎo)、光開關(guān)等光學(xué)器件的應(yīng)用打下良好的實踐基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1] [D].天津：天津大學(xué)，2003.[2] 田民波，（上冊）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991:89.[3] Lu L,Sui M L,Lu K. Superplastic Extensibility of Nanocrystalline Copper at Room Temperature[J]. Science,2000. 287(5457):14631466.[4] [J].半導(dǎo)體光電，2000，21:8183.[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,2000,12:7378.[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、[J].化學(xué)通報，2000,2:3236.[13] 肖海燕，林常規(guī)，[J]。玻璃與搪瓷，2008,01:1618.[14] Yeno H J, Mohanty B C, Yong S C 2010 Solar Energy [M].84 2213[15] 趙彥釗，殷海榮 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006:137147.致謝XXXXXX（宋體，五號字）附錄XXXXXXX XXXXXX（宋體，五號字）