脈沖激光沉積法制備硫系玻璃薄膜的結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、硫系玻璃具有良好的透紅外光性能，是重要的光學(xué)材料與光電子材料。硫系玻璃薄膜在現(xiàn)代集成光學(xué)器件研發(fā)領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。本文采用脈沖激光沉積法制備出GeSx（x=2,4，6）、GeSex（x=2,4，6）、90GeS2-5Ga2S3-5CdS、80GeS2-10Ga2S3-10KBr、（1-x）（4GeSe2-Ga2Se3）-xKBr（x=0，0，1，0.2，0.3）多種體系的玻璃薄膜，采用多種現(xiàn)代測試分析手段，對薄膜的組分、玻璃結(jié)構(gòu)和

2、光學(xué)性質(zhì)等方面作了系統(tǒng)的表征和分析，得出如下主要結(jié)果和結(jié)論：
　　 （1）脈沖激光沉積法制備的硫系玻璃薄膜，其組分與靶材偏離很小。薄膜的表面光滑平整、粗糙度很小。除0.7（4GeSe2-Ga2Se3）-0.3KBr薄膜退火后出現(xiàn)微晶化，其它玻璃薄膜在退火前后均為非晶態(tài)。
　　 （2）隨著S含量增大，GeSx（x=2,4，6）玻璃薄膜中Ge-Ge鍵數(shù)量減少，平均鍵能增大，導(dǎo)致短波吸收邊發(fā)生藍移，光學(xué)帶隙逐漸增大（2.59

3、eV到2.86 eV）；由于Ge4+離子半徑較大，極化率較高，導(dǎo)致玻璃薄膜折射率隨S含量增加而減小。GeSx薄膜以[GeS4/2]四面體為主要結(jié)構(gòu)基團，以共邊或共頂點連接構(gòu)成玻璃網(wǎng)絡(luò)；80GeS2-10Ga2S3-10KBr和90GeS2-5Ga2S3-5CdS玻璃薄膜也是以[GeS4/2]和[GaS4/2]四面體為主構(gòu)成的三維玻璃網(wǎng)絡(luò)。
　　 （3）隨著Se含量增加，GeSex（x=2,4，6）薄膜的光學(xué)帶隙逐漸減?。?.95

4、eV到1.90eV），但折射率逐漸增加。隨著KBr含量增加，（1-x）（4GeSe2-Ga2Se3）-xKB（x=0，0.1，0.2）玻璃薄膜的光學(xué)帶隙逐漸增加（1.98eV到2.24eV），折射率逐漸下降。退火導(dǎo)致Ge-Se基薄膜的光學(xué)帶隙均相應(yīng)增大。
　　 （4）在0.8GeSe2-0.2GaESe3和GeSe4薄膜中觀察到明顯的光致體積膨脹、光致暗化效應(yīng)和光致各向異性效應(yīng)。相對體積膨脹分別為3.3％和9.3％，光致各向異性

5、度分別為5.8％和7.1％。光照射誘發(fā)更多的結(jié)構(gòu)缺陷，增加了價帶頂?shù)木钟驊B(tài)密度，也增大了玻璃的結(jié)構(gòu)無序性。層間結(jié)構(gòu)荷電后，電荷間排斥作用引起體積膨脹。同時使玻璃中緊密變價對（IVAP）與鄰近原子的鍵連接發(fā)生改變，產(chǎn)生光致各向異性。
　　 （5）90GeS2-5Ga2S3-5CdS薄膜經(jīng)電場極化處理后，有二次諧波信號產(chǎn)生，最大二階非線性系數(shù)為x（2）=3.83pm/V。極化電場誘導(dǎo)偶極子作定向排列，適當?shù)臉O化溫度使得偶極子能夠擺脫