Al2O3/SiO2 films prepared by electron-beam evaporation as UV antireflection coatings on 4H-SiC

Al2O3/SiO2 films have been deposited as UV antireflection coatings on 4H-SiC by electron-beam evaporation and characterized by reflection spectrum, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The reflectance of the Al2O3/SiO2 films is 0.33% and 10 times lower than that of a thermally grown SiO2 single layer at 276 nm. The films are amorphous in microstructure and characterize good adhesion to 4H-SiC substrate. XPS results indicate an abrupt interface between evaporated SiO2 and 4H-SiC substrate free of Si-suboxides. These results make the possibility for 4H-SiC based high performance UV optoelectronic devices with Al2O3/SiO2 films as antireflection coatings. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Annealing effects on the optical and structural properties of Al2O3/SiO2 films as UV antireflection coatings on 4H-SiC substrates

Al2O3/SiO2 films have been prepared by electron-beam evaporation as ultraviolet (UV) antireflection coatings on 4H-SiC substrates and annealed at different temperatures. The films were characterized by reflection spectra, ellipsometer system, atomic force microscopy (AFM), X-ray diffraction (XRD) and Xray photoelectron spectroscopy (XPS), respectively. As the annealing temperature increased, the minimum reflectance of the films moved to the shorter wavelength for the variation of refractive indices and the reduction of film thicknesses. The surface grains appeared to get larger in size and the root mean square (RMS) roughness of the annealed films increased with the annealing temperature but was less than that of the as-deposited. The Al2O3/SiO2 films maintained amorphous in microstructure with the increase of the temperature. Meanwhile, the transition and diffusion in film component were found in XPS measurement. These results provided the important references for Al2O3/SiO2 films annealed at reasonable temperatures and prepared as fine anti-reflection coatings on 4H-SiC-based UV optoelectronic devices. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

梯形介质膜光栅衍射特性分析

基于严格耦合波理论建立了梯形介质膜光栅的衍射机理模型,利用该模型讨论了底角为70°的梯形介质膜光栅-1级的衍射行为。通过对梯形介质膜光栅的占空比、槽深和剩余厚度的优化,设计了应用于1053 nm和51.2°角度入射的梯形介质膜光栅。对于顶层为HfO2的介质膜光栅,当槽深为200 nm,剩余厚度为100 nm,占空比为0.35时,其衍射效率优于99.5%,而对于顶层为SiO2的梯形光栅,为获得99.5%的衍射效率,其槽深为800 nm,剩余厚度为320 nm。而且,获得同样的衍射效率,顶层为HfO2的梯形光栅具有更宽的光谱特性。数值计算表明,严格耦合波理论模型对梯形介质膜光栅衍射效率的计算具有很好的收敛性和稳定性。

引入过渡层提高介质减反膜的抗激光损伤阈值

提出了一种用于提高介质减反膜的损伤阈值的新的方法，在H2.5L (H:HfO2, L:SiO2)的膜层与基底之间引入4个1/4光学厚度的SiO2薄膜，发现抗激光损伤阈值提高了50%，并且保持1064nm处的反射率低于0.09%。本文分析了造成这一提高的机制，一定厚度的氧化硅过渡层的引入是一种提高介质减反膜的损伤阈值的灵活有效的方法。

SiO_2薄膜折射率的准确拟合分析

精确的光学常数对于设计和制备高品质的光学薄膜非常重要,尤其是那些光学性能对折射率变化敏感的薄膜。SiO_2是一种常用的低折射率材料,因与常用基底折射率相近使其准确拟合有一定难度。实验通过离子束溅射制备了SiO_2单层膜。考虑测量时的误差和基底折射率的影响,采用透射率包络和反射率包络得到了SiO_2的折射率,并用所得折射率进行反演来对这两种途径在实际测量拟合过程中的准确性进行比对。分析表明,剩余反射率在实际的测量过程中误差更小,直接用测量镀膜前后基片的剩余反射率值可以更简便更准确地得到SiO_2的折射率,能达到10~(-2)的精度。

Mechanism initiated by nanoabsorber for UV nanosecond-pulse-driven damage of dielectric coatings

A model of plasma formation induced by UV nanosecond pulselaser interaction with SiO2 thin film based on nanoabsorber is proposed. The model considers the temperature dependence of band gap. The numerical results show that during the process of nanosecond pulsed-laser interaction with SiO2 thin film, foreign inclusion which absorbs a fraction of incident radiation heats the surrounding host material through heat conduction causing the decrease of the band gap and consequently, the transformation of the initial transparent matrix into an absorptive medium around the inclusion, thus facilitates optical damage. Qualitative comparison with experiments is also provided. (C) 2008 Optical Society of America.

Influence of SiO2 additional layers on the laser induced damage threshold of Ta2O5 films

A series or Ta2O5 films with different SiO2 additional layers including overcoat, undercoat and interlayer was prepared by electron beam evaporation under the same deposition process. Absorption of samples was measured using the surface thermal lensing (STL) technique. The electric field distributions of the samples were theoretical predicted using thin film design software (TFCalc). The laser induced damage threshold (LIDT) was assessed using an Nd:YAG laser operating at 1064 nm with a pulse length of 12 ns. It was found that SiO2 additional layers resulted in a slight increase of the absorption, whereas they exerted little influence on the microdefects. The electric field distribution among the samples was unchanged by adding an SiO2 overcoat and undercoat, yet was changed by adding an interlayer. SiO2 undercoat. The interlayer improved the LIDT greatly, whereas the SiO2 overcoat had little effect on the LIDT. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Impact of organic contamination on laser-induced damage threshold of high reflectance coatings in vacuum

The influence of organic contamination in vacuum on the laser-induced damage threshold (LIDT) of coatings is studied. TiO2/SiO2 dielectric mirrors with high reflection at 1064 nm are deposited by the electron beam evaporation method. The LIDTs of mirrors are measured in vacuum and atmosphere, respectively. It is found that the contamination in vacuum is easily attracted to optical surfaces because of the low pressure and becomes the source of damage. LIDTs of mirrors have a little change in vacuum compared with in atmosphere when the organic contamination is wiped off. The results indicate that organic contamination is a significant reason to decrease the LIDT. N-2 molecules in vacuum can reduce the influence of the organic contaminations and prtectect high reflectance coatings. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

HfO2的纯度对紫外多层膜反射率的影响

用辉光放电质谱法和二次离子质谱仪测定了两种HfO2材料及它们相应的单层膜中的杂质含量，结果发现，无论是在体材料中还是在用电子束蒸发技术沉积的材料单层薄膜中，ZrO2都是这两种HfO2材料中最主要的杂质。而且，这两种HfO2材料中Zr含量的差别远远大于Ti、Fe含量的差别，这说明Zr含量的差别正是引起两种HfO2膜层光学性能差别的原因。用这两种不同纯度的HfO2材料与同一纯度的SiO2材料组合，沉积形成266nm的紫外反射镜，实验结果表明这两种反射镜的反射率分别在99.85% 和 99.15%左右。这个结果与依据单层膜得出的光学常数所设计的结果符合的很好。

Influence of ZrO2 in HfO2 on reflectance of HfO2/SiO2 multilayer at 248 nm prepared by electron-beam evaporation

Influence of ZrO2 in HfO2 on the reflectance of HfO2/SiO2 multilayer at 248 nm was investigated. Two kinds of HfO2 with different ZrO2 content were chosen as high refractive index material and the same kind of SiO2 as low refractive index material to prepare the mirrors by electron-beam evaporation. The impurities in two kinds of HfO2 starting coating materials and in their corresponding single layer thin films were determined through glow discharge mass spectrum (GDMS) technology and secondary ion mass spectrometry (SIMS) equipment, respectively. It showed that between the two kinds of HfO2, either the bulk materials or their corresponding films, the difference of ZrO2 was much larger than that of the other impurities such as Ti and Fe. It is the Zr element that affects the property of thin films. Both in theoretical and in experimental, the mirror prepared with the HfO2 starting material containing more Zr content has a lower reflectance. Because the extinction coefficient of zirconia is relatively high in UV region, it can be treated as one kind of absorbing defects to influence the optical property of the mirrors. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Investigation on thermal stability of TiO2 films for application at high temperature

The thermal stability of electron beam deposited TiO2 monolayers and TiO2/SiO2 high reflectors (HR) during 300 to 1100 degrees C annealing is studied. It is found that the optical loss of film increases with the increase in annealing temperature, due to the phase change, crystallisation and deoxidising of film. Scattering loss dominates the optical property degradation of film below 900 degrees C, while the absorption is another factor at 1100 degrees C. The increase in refractive index and decrease in physical thickness of TiO2 layer shift the spectra of HR above 900 degrees C. The possible crack mechanism on the surface of HR during annealing is discussed. Guidance for application on high temperature stable optical coatings is given.

Petrografia, litogeoquímica e datação Ar-Ar dos montes submarinos e dos rochedos de Martim Vaz - Cadeia Vitória-Trindade

Este trabalho de mestrado estudou a ilha de Martin Vaz e cinco montes submarinos da Cadeia Vitória-Trindade Columbia, Dogaressa, Davis, Jaseur e Montague. Martin Vaz é um conjunto de ilhas formado pela ilha principal - Martin Vaz, duas ilhotas íngremes e inacessíveis - a Ilha do Norte e a Ilha do Sul além de vários rochedos menores, como o Rochedo Agulha, espalhados a 48 km a leste de Trindade, perfazendo uma área total de 0,3 km. Martin Vaz, assim como os montes submarinos, pertencem a chamada Cadeia Vitória-Trindade, estão inseridos em um contexto tectônico regional cujo trend W-E sugere representar o track da pluma mantélica de Trindade quando da passagem da Placa Sul Americana sobre ela desde o Terciário (CROUGH et al., 1980; OCONNOR & DUNCAN, 1990, GIBSON et at., 1997). A petrografia das amostras de Martin Vaz indica haver basanitos parcialmente alteradas, melanocráticas, textura afanítica, porosas, apresentando vesículas em torno de 1,0-5,0 milímetros. Apresenta fenocristais de piroxênio além de alguns fenocristais de olivina verde-oliva translúcido variando de 1,0-3,0 milímetros. A ilha principal apresenta também diques e necks fonolíticos apresentando matriz microlítica alterada, orientada, de cor verde apresentando minerais ripiformes de cor branca (feldspato alcalino) e outros de cor violácea (titanoaugita) além de pequenos opacos. Pequenos fenocristais de aegerina-augita fortemente pleocroica, alguns apresentando geminação simples, por vezes zonado, apresenta extinção variando de c ∧ α ou X = 23 a 33 (medida de 10 grãos). Biotita laranja amarronzada com textura poiquilítica (1,0 mm), minúsculos cristais euédricos de titanita (raros), além de cristais pseudohexagonais isotrópicos alterados de analcita e carbonatos. As amostras utilizadas neste trabalho de mestrado possuem valor mínimo de 33.91 % SiO2 (TRIM-01D) e máximo de 52,2 (MVA-01) variando de ultrabásicas a básicas. Através da análise dos óxidos SiO2 e MgO é possível distinguir dois grupos de rochas para Martin Vaz: um ultramáfico magnesiano (<42% SiO2 e >7% MgO) e um básico (>45% SiO2) e, para os montes submarinos, dois grupos: um ultramáfico magnesiano (>9% MgO <42% SiO2) e um básico (>45% SiO2 e com valores de MgO em torno de 4%). As análises de Ar-Ar para as quatro amostras de Martin Vaz apresentam idades para o derrame de basanito variando de 320366 Ka (MVA-10) à 623127 Ka (MVA-04). A única amostra datada representando do dique de fonólito é a MVA-05B e obteve idade de 64984 Ka, indicando ser contemporânea ao derrame basanítico.

Síntese e caracterização de TiO2 puro e modificado para aplicações ambientais

Fotocatalisadores baseados em nanopartículas de dióxido de titânio modificados fornecem soluções em potencial para a mineralização de poluentes orgânicos em meio aquoso. Agentes modificadores têm sido amplamente investigados com o objetivo de promover a fotoativação pela luz visível. Foram estudadas a nível fundamental até aqui, as modificações estruturais, texturais e óticas causadas pela introdução de silício e nitrogênio na rede da titânia. Titânias puras (TiO2) e modificadas nanoestruturadas, particularmente titânias modificadas com silício (TiO2-SiO2), com razões atômicas Si/Ti de 0,1, 0,2 e 0,3 foram sintetizadas pelo método sol-gel a partir da hidrólise ácida de isopropóxido de titânio(IV) e tetraetoxisilano. As metodolo-gias sintéticas desenvolvidas tentaram aderir aos princípios da Química Verde, dispensando o uso de atmosfera inerte e temperatura e pressão elevadas, o que foi alcançado utilizando-se, principalmente, a agitação ultrassônica. Titânias modificadas com silício e dopadas com ni-trogênio (TiO2-SiO2-N) foram obtidas a partir do pré-tratamento de TiO2-SiO2 a 500 C ao ar e então submetidas ao fluxo de amônia (NH3) a 600 C por 1-3 h e, após resfriamento, foram recozidas a 400 C ao ar. Amostras distintas foram caracterizadas, na forma de pó seco e após calcinação entre 400600 C, por difração de raios X, adsorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de refletância difusa no UV-Visível. As titânias pu-ras, obtidas principalmente variando-se a razão de hidrólise, foram cristalizadas na forma de anatásio como fase predominante até 600 C, além de traços de brookita presente até 500 C. O rutilo foi identificado a partir de 600 C como fase minoritária, embora apresentando tama-nhos de cristal significativamente maiores que os estimados para o cristal de anatásio. As titâ-nias modificadas com até 20% de silício apresentaram notável estabilidade térmica, evidenci-ada pela presença exclusiva de anatásio até 900 C. Foi também observado o aparecimento de macroporos com diâmetro médio em torno de 55 nm após calcinação a 400 C, diferentemente do que se observou nas amostras em geral. A introdução de baixo teor de silício assegurou às titânias calcinadas valores elevados de área específica, atribuído ao efeito de contenção acentuada na taxa de crescimento do cristal. As titânias modificadas com silício e as titânias puras obtidas com taxa de hidrólise 25:1 para a razão H2O : Ti apresentaram mesoporos com diâmetros médios de mesma dimensão do cristal. As titânias modificadas com silício e dopa-das com nitrogênio apresentaram absorção na região visível entre 400-480 nm, com discreta redução da energia de band gap para as transições eletrônicas consideradas. Titânias calcina-das a 300−400 C apresentaram desempenho fotocatalítico semelhante ao TiO2 P25 da De-gussa sob irradiação UV, na degradação do azo corante Reactive Yellow 145 em soluções a-quosas em pH 5 a 20 1C

Avaliação de carbonilas na atmosfera interior e exterior de salas de aula de escolas públicas

Compostos carbonílicos representam uma das principais classes de poluentes atmosféricos e são frequentemente reportados em estudos de poluição atmosférica de interiores. São emitidos para a atmosfera a partir de uma variedade de fontes naturais e antropogênicas. Em projeto empreendido em 2011 pela Secretaria de Estado de Educação do Estado do Rio de Janeiro,foi implementada a climatização em todas as salas de aula de todas as escolas da rede pública estadual. A escala de exposição de ocupantes à climatização, em salas de aula, não apresenta precedentes em nosso estado e representa uma tendência de todo o país. Como é um projeto recente, não há dados a respeito da qualidade do ar interior nesses ambientes e, portanto, das consequências na saúde dos ocupantes. Os procedimentos foram baseados na metodologia TO-11A da U.S.EPA. A técnica de amostragem foi por via seca com reação química, empregando-se cartuchos de sílica revestidos de octadecil (SiO2-C18) impregnados com 2,4-dinitrofenilhidrazina. As carbonilas foram analisados através de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com detecção por UV. Foram encontradas concentrações de formaldeído na faixa de 3,59 a 26,62 μg m-3 (interior) e 0,74 a 23,47 μg m-3 (exterior), acetaldeído na faixa de 0,19 a 259,47 μg m-3 (interior) e 1,19 a 127,51 μg m-3 (exterior), acetona+acroleína na faixa de 0,00 a 48,45 μg m-3 (interior) e 0,00 a 37,00 μg m-3 (exterior). Os valores encontrados geralmente não ultrapassaram os limites determinados por organismos internacionais

Geologia da formação ferrífera do Serrote do Breu e de Alto das Pedras, Alagoas

A formação ferrífera do Serrote do Breu e de Alto das Pedras localiza-se no município de Campo Grande, Estado de Alagoas e está sendo pesquisada quanto ao seu potencial como minério de ferro. Ela está inserida em um domo de embasamento arqueano no interior da Faixa Sergipana, o Domo de Jirau de Ponciano. A área de estudo é caracterizada por dois altos topográficos denominados Serrote do Breu e Alto das Pedras, sustentados pela formação ferrífera, e que representam flancos opostos de um sinformal inclinado, com direção N60W e forte mergulho para sul, e extensão total de aproximadamente 2 km. A formação ferrífera ocorre em diversas camadas intercaladas em gnaisses quartzo-feldspáticos e em rochas metamáficas. Os primeiros foram agrupados na unidade de gnaisses quartzo-feldspáticos e as últimas na suíte intrusiva máfica-ultramáfica. Na porção interior do sinformal estão quartzitos e paragnaisses agrupados na unidade metassedimentar e cortando essas unidades há uma unidade de pegmatitos. A formação ferrífera é constituída por quartzo, hematita, anfibólio e magnetita. O anfibólio é em geral cummingtonita, mas riebeckita também ocorre subordinadamente. Os teores médios de SiO2, e Fe2O3t são 43,1% e 50,7%, respectivamente, e, assim como os demais elementos maiores, são compatíveis com outras formações ferríferas do mundo. Com base na petrografia e geoquímica de elementos terras raras os gnaisses quartzo-feldspáticos foram divididos em gnaisses bandados e gnaisses com titanita. Ambos apresentam composição riolítica e trend calcio-alcalino. Já as rochas metamáficas e metaultramáficas apresentam composição basáltica a andesítica e trend toleítico completamente dissociado daquele dos gnaisses. Acredita-se que os gnaisses quartzo-feldspáticos e as rochas metamáficas e metaultramáficas tenham se formado em ambientes tectônicos totalmente distintos, com as últimas tendo se formado provavelmente intrusivas nos primeiros.