论文部分内容阅读
硫系玻璃指元素周期表第VIA族元素除O和Po以外S、Se、Te为基本成分,并引入一定量的其他元素如As、Ge之类电负性较弱的元素而形成的无机玻璃材料。它具有的主要特性:宽的红外透过窗口、快的光学响应时间、高的红外透过率以及高的折射率。对于光学设计来说,硫系玻璃或者薄膜的折射率（n）和消光系数（k）等光学常数是很重要的参数,但是由于测试技术的限制以及测试精度的不理想,使得能获取的硫系玻璃的折射率数据是有限的,不利于红外波段光学系统的设计。本文以Ge-Se基硫系玻璃作为研究对象,制备了一系列具有不同化学配比以及不同拓扑网络结构（以平均配位数MCN表征）的玻璃样品,主要利用椭圆偏振技术研究了硫系玻璃的光学常数,重点研究如何利用椭圆偏振技术准确测量玻璃中红外波段的折射率;折射率等光学常数与组分之间的关系以及由此反映出的化学有序（Chemical Order）与拓扑有序（Topological Order）之间的竞争关系。本文主要有以下3个工作点:第一点概述了硫系玻璃的定义、发现过程以及应用领域,详细地介绍了选题的背景、研究意义、研究内容以及研究思路。通过对比获取光学常数的不同方法得出利用椭偏仪精确地测量中红外波段的光学常数存在一定的难度。通过菲涅尔反射函数和均方差函数简单介绍了椭偏仪的原理以及IR-VASE MarkⅡ型可变入射角红外光谱型椭偏仪（IR-VASE）的数据采集程序WVASE32,对其中的多种色散模型进行分析,从结构模型和色散模型说明其数据分析过程。最后具体分析了影响实验结果的主要因素并对此提出了解决办法。第二点是Ge-Se基块材料的实验结果分析。首先具体阐述了一系列Ge-Se基块材料样品的制备、椭偏仪的测试方法以及拟合过程中建立的模型,发现Ge-As/Sb-S/Se玻璃的中红外波段折射率均随着波长的增加而减小,但是折射率与MCN的变化关系中存在转变阈值,体现出拓扑有序与化学有序之间的竞争。研究表明,Ge-As/Sb-S/Se（As/Sb含量分别为10%和20%）系列中,用Sb替换As或者用Se替换S,均使得折射率增大。Ge-As-Se有近似完美的共价键,折射率转变点在MCN=2.67;而Ge-As-S和Ge-Sb-S/Se系列转变点出现化学计量比组分处。其中,随着MCN的增大,Ge-As-S系列元素之间相互替换之后,其体积减小,密度增大,密度变化曲线掩盖了折射率转变阈值。第三点阐述了Ge11.14As25.98Se62.88薄膜样品的制备和椭偏仪的测试结果,具体分析了中红外波段折射率的软件拟合过程以及最终的拟合结果。研究表明,建立四层物理结构以及采用Cauchy色散模型得到理想拟合结果,最小均方误差MSE=4.612。最后是全文总结,指出了本研究工作的不足之处以及今后研究工作的重点。