PLD法制備GeS-,2--Ga-,2-S-,3--CdS非晶薄膜及其性能研究.pdf

1、信息時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，信息量的迅猛增加要求目前的電子通信和電光通信向全光通信轉(zhuǎn)變，然而如何尋找性能優(yōu)越的非線(xiàn)性材料，特別是應(yīng)用廣泛的二階非線(xiàn)性材料成為全光通訊技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。硫系玻璃因低的聲子能、大的折射率、易制備和加工、較大的二階非線(xiàn)性光學(xué)系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，使之成為一種頗具應(yīng)用潛力的二階非線(xiàn)性光學(xué)材料，但是依照目前的技術(shù)水平還無(wú)法制備大塊的玻璃，因而要進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用還有一定的困難。PLD法制備無(wú)機(jī)非晶薄膜有許多優(yōu)點(diǎn)，比如靶材容易制備，能保持

2、薄膜和靶材的物理性狀差別在較低的水平，制得的薄膜性能相對(duì)優(yōu)良等等。如果采用PLD法將制備的塊體硫系玻璃沉積成薄膜，不僅能保持塊體玻璃優(yōu)良的性狀，薄膜的面積相比塊體的面積也要大得多，從而可以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的尺寸。薄膜相比于塊體玻璃，由于厚度較小，相對(duì)來(lái)說(shuō)也可能更加容易被極化。再則，加上光學(xué)器件的薄膜化趨勢(shì)，將硫系玻璃制備成薄膜進(jìn)行研究是非常有必要和有意義的。 本文采用傳統(tǒng)的熔融-淬冷法制備了鍍膜所需的靶材，其組分為90GeS2·5G

3、a2S3·5CdS；采用PLD(pulsed laser deposition：脈沖激光濺射沉積)法沉積了硫系薄膜，并對(duì)其進(jìn)行了性質(zhì)表征，包括XRD、NKD、SEM、Raman光譜、XPS等測(cè)試，結(jié)果表明沉積的薄膜是非晶態(tài)的，其質(zhì)地均勻、密實(shí)，厚度達(dá)到了800nm以上；短波截止波長(zhǎng)在447nm左右，平均透過(guò)率達(dá)到了75％以上；與靶材相比，薄膜的結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯的變化，其成分有所偏差但偏差較小。 對(duì)PLD沉積的薄膜采用355nm波長(zhǎng)的

4、紫外脈沖激光極化、電子束極化和電場(chǎng)/溫度場(chǎng)三種方法進(jìn)行極化，對(duì)極化以后的樣品進(jìn)行了Maker條紋、透過(guò)率、Raman光譜等測(cè)試，發(fā)現(xiàn)極化以后的樣品都有明顯的二次諧波發(fā)生，紫外脈沖激光極化的效果最明顯，經(jīng)過(guò)計(jì)算其最大二階非線(xiàn)性極化系數(shù)達(dá)到了23pm/V，電子束極化和電場(chǎng)/溫度場(chǎng)極化的樣品最大二階非線(xiàn)性極化系數(shù)分別為7．38pm/V和3．82pm/V；三種極化方法二階非線(xiàn)性極化系數(shù)隨極化條件的變化分別為：紫外脈沖激光極化隨單脈沖能量的增加和

5、輻照時(shí)間的延長(zhǎng)而增大；電子束極化隨加速電壓的增強(qiáng)和轟擊時(shí)間的增加而變大；電場(chǎng)/溫度場(chǎng)極化隨極化電壓和溫度的增高而上升。 對(duì)三種極化方法從作用范圍、極化效果、SH產(chǎn)生機(jī)理等方面進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)三種極化方法的作用范圍不同，極化效果不一，SH產(chǎn)生機(jī)理也不盡相同。紫外脈沖激光極化和電子束極化受激光束和電子束束斑大小限制，極化作用范圍只在樣品局部區(qū)域，而電場(chǎng)/溫度極化可以對(duì)整個(gè)樣品進(jìn)行有效的極化；極化效果按紫外脈沖激光極化、電子束極化、電