一种中空管内壁上氧化锗薄膜的制备方法技术

一种中空管内壁上氧化锗薄膜的制备方法，其特征在于：采用液相沉积法制备生长于中空管内壁的氧化锗薄膜，所述制备方法包括以下步骤：(1)通过在氨水中溶解GeO2粉末制得GeO2前驱体溶液，并调节前驱体溶液的PH值。(2)将溶液注入中空管中，密封中空管的两端，将所述中空管水平固定于钢套筒中，钢套筒和中空管一同缓慢旋转，通过液相沉积过程，使氧化锗薄膜均匀地生长在中空管的内壁上，取出中空管进行干燥，并进行退火处理。采用该方法制备的氧化锗薄膜沉积于中空管的内壁，结构致密无气孔，在900‑1000cm‑1附近该材料的折射率小于1，这表明波长为10.6μm的CO2激光线以适当的入射角从空气入射到GeO2界面时，会发生全反射现象。可以制备用于传播CO2激光线的光纤。

Preparation method of germanium oxide film on the inner wall of medium hollow pipe

The preparation method of the germanium oxide film on the inner wall of the hollow tube is characterized in that the germanium oxide film on the inner wall of the hollow tube is prepared by liquid deposition method. The preparation method comprises the following steps: (1) GeO2 precursor solution is prepared by dissolving GeO2 powder in ammonia water, and the pH value of the precursor solution is adjusted. (2) The solution is injected into the hollow pipe, the ends of the hollow pipe are sealed, the hollow pipe is fixed horizontally in the steel sleeve, the steel sleeve and the hollow pipe rotate slowly together, and the germanium oxide film is uniformly grown on the inner wall of the hollow pipe through the liquid deposition process, and the hollow pipe is removed for drying and annealing. Germanium oxide thin films deposited by this method on the inner wall of hollow tubes have compact structure and no pores. The refractive index of the material is less than 1 near 900_1000cm_1. This indicates that total reflection will occur when CO2 laser lines with wavelength of 10.6 micron are incident from air to the interface of GeO2 at an appropriate angle of incidence. Optical fibers for the propagation of CO2 laser lines can be prepared.

【技术实现步骤摘要】
一种中空管内壁上氧化锗薄膜的制备方法
本专利技术涉及无机化学领域，特别涉及一种中空管内壁上氧化锗薄膜的制备方法。
技术介绍
中空全反射光纤可以广泛应用于军用和民用领域，其中包括激光传输、三维打印、热成像、半导体的电子自旋和化学传感。中空全反射光纤具有中空光纤和全反射传输的特性，其光传导特性类似于传统的实心全反射光纤。中空全反射光纤的构建材料可以是单晶、陶瓷和玻璃材料，包括单晶蓝宝石、碳化硅、锗、二氧化硅等。与实心光纤相比，由于传输光在空气中传播，空心光纤对传输光的损耗很少。基于氧化锗在900-1000cm-1红外光谱区独特的光学特性，使用氧化锗内衬的波导管可应用于二氧化碳激光(10.6μm)传输。
技术实现思路
本专利技术提供了一种在中空管内壁上氧化锗薄膜的制备方法，从而使其可以应用于二氧化碳激光传输。一种中空管内壁上氧化锗薄膜的制备方法，其特征在于：采用液相沉积法制备生长于中空管内壁的氧化锗薄膜，所述制备方法包括以下步骤：(1)通过在氨水中溶解GeO2粉末制得GeO2前驱体溶液，并调节前驱体溶液的PH值。(2)将溶液注入中空管中，密封中空管的两端，将所述中空管水平固定于钢套筒中，钢套筒和中空管一同缓慢旋转，通过液相沉积过程，使氧化锗薄膜均匀地生长在中空管的内壁上，取出中空管并干燥，并进行退火处理。所述中空管包括玻璃管，陶瓷管，金属管。所述步骤(1)中的前驱体溶液重量百分比为5-9wt.％，调节PH值1-4。所述步骤(2)中的钢套筒与中空管的旋转速度为8-12rpm，旋转时间为64-84小时。所述步骤(2)中的退火处理温度为1000-1200℃，时间为15-25分钟.本专利技术的积极进步效果在于：采用本制备方法制造的氧化锗薄膜结构致密，无气泡，通过红外透射和反射以及椭圆偏振光谱测试表明在900-1000cm-1附近该材料的折射率小于1。这表明波长约为10.6μm的CO2激光线以适当的入射角从空气入射到GeO2界面时，会发生全反射现象。利用此特性可以制备用于传播CO2激光线的光纤。附图说明图1为本专利技术制备于中空管内壁的GeO2薄膜的X-射线衍射图。图2为制备于Si衬底上的GeO2薄膜的红外反射和透射光谱图。图3为本专利技术制备于Si衬底上的GeO2薄膜处于常温下的折射率示意图。图4为本专利技术制备于中空管内壁的GeO2薄膜的扫描电镜图。具体实施方式以下通过具体实施例来对本专利技术进行近一步阐述：实施例1：采用液相沉积法制备氧化锗薄膜。具体操作步骤如下：通过在氨水中溶解一定质量GeO2粉末获得7wt.％GeO2前躯体溶液，然后调节前躯体溶液的pH值至2，将溶液注入1.2ml石英玻璃管中(孔尺寸1.0-1.2mm)，并使用热塑性塑料密封管的两端并将其水平固定在钢套筒里，套管和管子在室温下缓慢旋转(10min/r)72小时，通过LDP过程，GeO2陶瓷膜均匀地生长在石英玻璃管的内壁上，最后将石英管拉出以便排空其中的液体，在50℃下干燥数小时后，在1120℃下退火处理20分钟。实施例2：为了便于通过反射和透射光谱研究其光学特性，在Si片制备一定厚度的氧化锗薄膜，具体操作步骤如下：根据实施例的操作步骤制作GeO2前驱体溶液，采用液相沉积法在Si片沉积一定厚度的薄膜。采用X-射线衍射来探测Si衬底上的GeO2薄膜的晶体结构，其结果如图1所示，该薄膜表现出(101)最强的衍射峰，其次是(100)、(110)、(102)、(111)、(200)、(201)、(003)和(112)等衍射峰，该图谱表明GeO2薄膜为六方结构(PDFNo:36-1463)，其晶格常数约为a＝b＝0.4985nm和c＝0.5648nm，并且是多晶薄膜。如图2所示，从GeO2薄膜的红外透射(T)光谱中可以看出，在500cm-1和900cm-1附近，GeO2薄膜的透射率为零，即在该波段的光不能穿过GeO2薄膜样品。相应地，GeO2薄膜的红外反射率在500cm-1和900cm-1附近比较高。采用椭圆偏振光谱技术，我们可以直接计算出常温下GeO2材料的折射率，如图3所示(图中红线代表折射率为1)，很显然，在900-1000cm-1附近该材料的折射率小于1。这就意味着，当波长为900-1000cm-1的光以适当的入射角从空气入射到GeO2界面时，会发生全反射现象，我们以此特性可以制备特定波长的波导管。如图4所示，制备的内壁带有GeO2涂层的中空管剖面的扫描电子显微镜图，从图中可以发现，制备的样品结构致密无气泡，结晶性良好。采用液相法在中空管内壁制备GeO2薄膜，X-射线衍射结果表明该材料具有六方晶体结构，红外透射和反射以及椭圆偏振光谱测试表明在900-1000cm-1附近该材料的折射率小于1，这就意味着波长约为10.6μm的CO2激光线以适当的入射角从空气入射到GeO2界面时，会发生全反射现象。我们以此特性制备用于传播CO2激光线的光纤。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中空管内壁上氧化锗薄膜的制备方法，其特征在于：采用液相沉积法制备生长于中空管内壁的氧化锗薄膜，所述制备方法包括以下步骤：(1)通过在氨水中溶解GeO2粉末制得GeO2前驱体溶液，并调节前驱体溶液的PH值。(2)将溶液注入中空管中，密封中空管的两端，将所述中空管水平固定于钢套筒中，钢套筒和中空管一同缓慢旋转，通过液相沉积过程，使氧化锗薄膜均匀地生长在中空管的内壁上，取出中空管进行干燥，并进行退火处理。

【技术特征摘要】
1.一种中空管内壁上氧化锗薄膜的制备方法，其特征在于：采用液相沉积法制备生长于中空管内壁的氧化锗薄膜，所述制备方法包括以下步骤：(1)通过在氨水中溶解GeO2粉末制得GeO2前驱体溶液，并调节前驱体溶液的PH值。(2)将溶液注入中空管中，密封中空管的两端，将所述中空管水平固定于钢套筒中，钢套筒和中空管一同缓慢旋转，通过液相沉积过程，使氧化锗薄膜均匀地生长在中空管的内壁上，取出中空管进行干燥，并进行退火处理。2.根据权利要求1所述的中空管内壁上氧化锗薄膜的制备方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈桂竹，徐晓莹，韩慧兰，
申请(专利权)人：上海市闵行第二中学，
类型：发明
国别省市：上海,31