低維非線性材料,尤其是CMOS工藝兼容材料,在光電器件和全光器件的集成化和小型化方面具有非常重要的應(yīng)用。氮化硅作為一種重要的CMOS工藝兼容材料,其薄膜原子成分及結(jié)構(gòu)的改變能顯著影響其三階非線性響應(yīng),近些年成為該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)制備氮化硅薄膜的方法有很多種。通常使用化學(xué)氣相沉積（CVD）來制備,但CVD在制備氮化硅薄膜中,存在一些不可避免的缺點(diǎn)。例如,生長溫度通常較高,這給CMOS工藝兼容材料在光電器件和全光器件中的應(yīng)用帶來了挑戰(zhàn);氫元素含量明顯增加,導(dǎo)致SiN薄膜存在非本征性,從而影響其非線性光學(xué)不穩(wěn)定性。物理氣相沉積被證實(shí)是克服化學(xué)氣相沉積（CVD）所存在問題的一種可行的方法。比如使用Si₃N₄陶瓷靶材的射頻（RF）磁控濺射,但是通過RF磁控濺射制備的氮化硅薄膜的三階非線性光學(xué)性質(zhì)卻很少被研究。在本文中我們報(bào)道了使用RF磁控濺射方法制備的SiN薄膜的三階非線性光學(xué)性質(zhì),并在氬氣和氧氣氛圍下進(jìn)行退火處理。使用Z掃描方法在近紅外波長1064 nm下測出了SiN薄膜的非線性折射率n₂和吸收系數(shù)β,在室溫制備的SiN的... 

【文章來源】：山東師范大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：50 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

自聚焦與自散焦原理圖

（D1/D2）與掃描位置 Z 的關(guān)系，而我們調(diào)節(jié) L0的圓孔大小，便 n2和 β 的大小及正負(fù)，這樣也同時測量避免了樣品操作過程中描時，若介質(zhì)材料的非線性折射率為正。當(dāng)介質(zhì)材料從-Z 到+Z 處的光強(qiáng)較弱，所以非線性折射率相對較小，可以忽略不計(jì)。此一化透過率 T=1，為線性折射。當(dāng)靠近 Z0時，光強(qiáng)逐漸變強(qiáng)，其，T 將慢慢降低且 T<1；當(dāng)在焦點(diǎn) Z0時，遠(yuǎn)場接收到的光強(qiáng)與無 T=1；當(dāng)遠(yuǎn)離 Z0時，光強(qiáng)逐漸變?nèi)�，其光路相�?dāng)于自聚焦過程后在離 Z0較遠(yuǎn)時，又會變成線性折射，T 將等于 1 并且趨于不先谷后峰的圖像曲線[15]。同理，對于介質(zhì)材料的非線性折射率的圖像曲線，即先發(fā)生自聚焦過程，后發(fā)生自散焦過程。當(dāng)開非線性飽和吸收的影響，而不再收非線性折射率的影響，所以測0對稱：當(dāng)介質(zhì)材料飽和吸收系數(shù)為正時，曲線在焦點(diǎn)表現(xiàn)為波收系數(shù)為負(fù)時，曲線在焦點(diǎn)表現(xiàn)為波峰狀。

n2與β理論模擬圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于正交試驗(yàn)的PECVD法沉積氮化硅薄膜工藝參數(shù)優(yōu)化研究[J]. 吳曉松,褚學(xué)寧,李玉鵬.  人工晶體學(xué)報(bào). 2014(08)
[2]沉積溫度對a-SiNx∶H薄膜PL峰的影響[J]. 劉渝珍,陳大鵬,王小波,董立軍.  半導(dǎo)體學(xué)報(bào). 2005(08)
[3]光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)在光纖傳感器中的應(yīng)用[J]. 楊齊民,鐘麗云,張文碧,王崇真.  激光雜志. 1996(03)
[4]應(yīng)用光學(xué)雙穩(wěn)原理的高精度光纖傳感器[J]. 李淳飛,吳杰,張雷,劉麗君,李斌.  光學(xué)學(xué)報(bào). 1992(05)
[5]光學(xué)雙穩(wěn)態(tài)及其應(yīng)用[J]. 李淳飛.  激光雜志. 1985(06)



本文編號：3487619