氧化钽薄膜激光损伤的温度效应及机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    61107080
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    许程
  • 依托单位：
    中国矿业大学
  • 学科分类：
    F0504.红外与太赫兹物理及技术
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

该项目旨在制备高阈值Ta2O5薄膜，并研究其激光损伤的温度效应和揭示损伤机理。采用双离子束溅射法，优化工艺沉积低缺陷本征态Ta2O5薄膜，通过不同气氛和温度的二步法退火处理，并辅以激光预处理提高损伤阈值。开展激光损伤的温度效应研究，设计和搭建高温激光损伤阈值测试平台，研究Ta2O5薄膜在323-623 K温度区间内的损伤阈值，以及温度变化对激光损伤特性的影响，并探索高温下材料与激光耦合的新效应。采用实验手段对Ta2O5薄膜内部的缺陷进行表征，以此为依据用第一性原理对不同特性的缺陷作统一性描述，进行缺陷的建模和性质计算，尝试实验与理论相结合的全新方法揭示Ta2O5薄膜在不同温度下的损伤机理。项目中研究的高阈值Ta2O5薄膜可用于现有高功率激光系统中，在高温环境、太空领域和下一代光刻技术中亦具有良好的应用前景。

结项摘要

该项目研制了具有高激光损伤阈值的氧化钽薄膜，对其内部不同类型的缺陷进行了建模，并搭建高温激光损伤阈值测试平台研究了不同温度下薄膜的损伤特性。采用双离子束溅射法沉积薄膜，分别用氧气中退火、激光预处理和氧气中退火与激光预处理相结合的方法对薄膜进行后处理，制备的高损伤阈值薄膜达到了预期目标。利用基于量子力学的第一性原理，计算了晶态氧化钽、空位缺陷、Fe间隙掺杂缺陷、Fe替位掺杂缺陷及晶界缺陷的电子结构，分析了能带结构、轨道电荷占据数和差分电子密度，并尝试理论模拟与实验表征的初步结合。设计并搭建了高温激光损伤阈值测试平台，研究了氧化钽薄膜在不同温度下的激光损伤阈值和损伤形貌。当温度从室温仅仅增加至383 K，薄膜阈值大幅降低14%，而随着温度继续升高阈值降幅变缓。此外，不同温度下薄膜的损伤形貌也存在较大的差异性。理论计算表明，剧烈增加的缺陷最高温度和高温持续时间的延长是导致该差异的主要原因。研究同时揭示，随温度升高热应力损伤机理逐渐向热主导损伤机理转变。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Temperature dependence of optical properties, chemical composition, structure and laser damage in Ta2O5 films
Ta2O5 薄膜光学性能、化学成分、结构和激光损伤的温度依赖性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Chinese Phys. B
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    许程
  • 通讯作者：
    许程
Laser-induced damage threshold of TiO2 films with different preparation methods and annealing temperatures
不同制备方法和退火温度TiO2薄膜的激光损伤阈值
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Cheng Xu;Shuai Yang;Zheng Wang;Jianxin Deng;Yulong Zhao;Heliang Fan;Yinghuai Qiang;Dawei Li
  • 通讯作者：
    Dawei Li
Effect of oxygen vacancy on the band gap and nanosecond laser-induced damage threshold of Ta2O5 films
氧空位对Ta2O5薄膜带隙和纳秒激光损伤阈值的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Cheng Xu;Shuai Yang;Jifei Wang;Jinan Liu;Hao Ma;Yinghuai Qiang;Jiongtian Liu;Dawei Li;Chunxian Tao
  • 通讯作者：
    Chunxian Tao
Correlations between the oxygen deficiency and laser damage resistence of different oxide films
不同氧化膜缺氧度与抗激光损伤能力的相关性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Applied Surface Science
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Cheng Xu;Peng Yi;Heliang Fan;Jianwei Qi;Yinghuai Qiang;Jiongtian Liu;Chunxian Tao;Dawei Li
  • 通讯作者：
    Dawei Li
Preparation of high laser-induced damage threshold Ta2O5 films
高激光损伤阈值Ta2O5薄膜的制备
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Appl. Surf. Sci.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    许程
  • 通讯作者：
    许程

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    1.7
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  • 通讯作者：
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
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    --
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    贺洪波;邵建达;范正修;许程;齐红基;肖秀娣;董国平
  • 通讯作者：
    董国平
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  • DOI：
    --
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  • 期刊：
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    许程;董洪成;麻健勇;晋云霞;邵建达;范正修
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    范正修
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    邢娅;许程;林晓;龚道清;刘龙;耿拓宇
  • 通讯作者：
    耿拓宇

其他文献

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深部极端热环境下纳米发电机中电荷转移特性与基础过程研究
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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