氮化硅薄膜的三阶非线性光学性质研究

发布时间：2021-11-10 17:05

　　低维非线性材料,尤其是CMOS工艺兼容材料,在光电器件和全光器件的集成化和小型化方面具有非常重要的应用。氮化硅作为一种重要的CMOS工艺兼容材料,其薄膜原子成分及结构的改变能显著影响其三阶非线性响应,近些年成为该领域研究热点之一。传统制备氮化硅薄膜的方法有很多种。通常使用化学气相沉积（CVD）来制备,但CVD在制备氮化硅薄膜中,存在一些不可避免的缺点。例如,生长温度通常较高,这给CMOS工艺兼容材料在光电器件和全光器件中的应用带来了挑战;氢元素含量明显增加,导致SiN薄膜存在非本征性,从而影响其非线性光学不稳定性。物理气相沉积被证实是克服化学气相沉积（CVD）所存在问题的一种可行的方法。比如使用Si₃N₄陶瓷靶材的射频（RF）磁控溅射,但是通过RF磁控溅射制备的氮化硅薄膜的三阶非线性光学性质却很少被研究。在本文中我们报道了使用RF磁控溅射方法制备的SiN薄膜的三阶非线性光学性质,并在氩气和氧气氛围下进行退火处理。使用Z扫描方法在近红外波长1064 nm下测出了SiN薄膜的非线性折射率n₂和吸收系数β,在室温制备的SiN的... 

【文章来源】：山东师范大学山东省

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

自聚焦与自散焦原理图

（D1/D2）与扫描位置 Z 的关系，而我们调节 L0的圆孔大小，便 n2和 β 的大小及正负，这样也同时测量避免了样品操作过程中描时，若介质材料的非线性折射率为正。当介质材料从-Z 到+Z 处的光强较弱，所以非线性折射率相对较小，可以忽略不计。此一化透过率 T=1，为线性折射。当靠近 Z0时，光强逐渐变强，其，T 将慢慢降低且 T<1；当在焦点 Z0时，远场接收到的光强与无 T=1；当远离 Z0时，光强逐渐变弱，其光路相当于自聚焦过程后在离 Z0较远时，又会变成线性折射，T 将等于 1 并且趋于不先谷后峰的图像曲线[15]。同理，对于介质材料的非线性折射率的图像曲线，即先发生自聚焦过程，后发生自散焦过程。当开非线性饱和吸收的影响，而不再收非线性折射率的影响，所以测0对称：当介质材料饱和吸收系数为正时，曲线在焦点表现为波收系数为负时，曲线在焦点表现为波峰状。

n2与β理论模拟图

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3487619