| 题名 | 三元铁电光子晶体的制备、光学参数的提取及其光学性能的优化 |
| 作者 | 商景林 |
| 答辩日期 | 2009-05-29 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 戴宁 |
| 关键词 | 铁电光子晶体 光学参数 光学性能 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 对可见光和红外光透明且折射率随组分变化的三元钙钛矿结构铁电氧化物，具有显著的电光效应和压电效应，是制作新一代特性参数动态可调光子器件的理想材料。然而，常规的镀膜技术很难将三元铁电材料构筑成周期长度可以和可见光波长相比拟的一维周期性结构。为促进铁电材料在光子技术领域的应用，实现光机电一体化，本文采用了一种操作简单、普适性强，基于单一化学溶液制作周期性铁电多层膜的技术，成功制备了钛酸锶钡(BST)和锆钛酸铅(PZT)一维铁电光子晶体，并对它们的微结构和光学性质进行了系统的研究。同时，本文也对低电阻率铁电薄膜的制备进行了一些有益的尝试和探索，得到以下主要结果：1. 基于相分离原理，通过溶胶-凝胶工艺，利用单一化学溶液，在钛酸锶钡单晶衬底上制备了BST和PZT系列多层膜。致密的铁电膜层和同组分的疏松铁电膜层在空间交替排列形成周期性结构。每个多层膜都存在一个峰值反射率超过90%的高反射带，且反射带的中心波长及有效带宽可通过改变工艺参数和外加电场进行调控，表现出作为一维光子晶体的良好性能；2. 在利用柯西模型分别对致密和疏松BST膜的透射谱进行分析的同时，结合对BST多层膜反射光谱的拟合结果，成功提取了BST光子晶体的结构参数和光学参数；得到其高低折射率层的有效光学厚度分别为0.946H和1.045L；3. 在相同工艺条件下，通过考察铁电多层膜微观结构和光学性能对聚合物含量和分子量的依赖关系，确定了使光子晶体光学性能为最优时的聚合物摩尔数及分子量，制备出了反射带宽大于80 nm，峰值反射率超过95%，拥有平顶结构反射带的BST光子晶体；同时，利用不同种类的聚合物，基于单一化学溶液，也成功实现了一维铁电光子晶体，进一步证明了我们制备技术的普适性；4. 通过考察BST多层膜截面形貌、微结构和光谱特征随热处理温度的演化，进一步阐明了铁电多层膜的形成机理，铁电相的出现和聚合物在空间的择优分布是周期性铁电多层膜形成的必要条件；5. 利用含聚合物的同一种溶液，通过控制热处理温度分别制备了铁电布拉格反射镜和均一相结构的间隔层，并由此成功构筑了单一组分的BST和PZT光学微腔，反射光谱测量表明，每种微腔都能激发出腔膜，且品质因子不小于66，可用作滤光片；6. 采用复合法制备了较低电阻值(780 Ω)的Ag/PZT复相薄膜，但光学测量表明，其在400 ~ 800 nm波长范围内的透射率不到60%，因此，该复相薄膜不适合作为透明电极材料；此外，又采用掺杂和还原气氛退火法分别制备了一系列铁电薄膜，电学测量表明，其高的电阻率不能作为电极使用。 |
| 学科主题 | 红外基础研究 |
| 公开日期 | 2012-08-22 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/5034]  |
| 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 | 商景林. 三元铁电光子晶体的制备、光学参数的提取及其光学性能的优化[D]. 中国科学院研究生院. 2009. |
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