Pb1-xGexTe是IV-VI族半导体PbTe和GeTe的赝二元合金材料,其铁电相变温度Tc随着Ge组分x的增加而升高。我们的研究表明相应于结构相变,Pb1-xGexTe薄膜的折射率出现极大值。这一现象的直接结果是在某一特定的环境温度,由Pb1-xGexTe材料在光学薄膜干涉滤光片中构成的高折射率层折射率温度系数可以通过改变Ge组分由负值变为正值,从而找到一种折射率温度系数完全可调的材料,使光学薄膜温度稳定性问题迎刃而解。本课题的研究可以从根本上解决红外薄膜干涉滤光片性能低温稳定性这一空间遥感系统中的关键技术问题,如果能研制出无温漂滤光片可以直接应用于所承担的空间工程任务中。
在空间遥感技术中,红外薄膜滤光片的光谱特性在低温环境下发生改变的现象是一个具有影响力的问题。研究表明IV-VI族半导体材料PbTe和GeTe的赝二元合金Pb1-xGexTe在铁电相变温度折射率出现极大值,折射率温度系数可以通过改变Ge组分x由负值变为正值。使用Pb1-xGexTe取代PbTe做为光学薄膜高折射率层,与常规使用的低折射率层(诸如ZnSe和ZnS)的折射率温度系数相匹配,使环境温度变化所造成的位相变化相互抵消。经过三年的努力,我们已经可以实现在85 K至300 K的温度范围内,红外长波薄膜干涉滤光片的温度漂移系数只有0.05935 nm.K-1,研制出的具有优良温度稳定性和光学性能的红外长波薄膜干涉滤光片已经完全可以满足空间工程和国防项目的要求。此外,研究了Pb1-xGexTe晶体材料与薄膜材料的晶体结构、化学配比,及其对薄膜光学性质,诸如透射率、折射率和光吸收系数影响,至今这些工作尚未见文献报道。这项工作的开展对于IV-VI族半导体材料的物理性质是一个好的完善和补充。对富碲的PbTe薄膜的晶体结构、表面形貌、元素深度分布和中红外光学常数进行了研究。