深紫外光刻光学薄膜

深紫外波段是目前常规光学技术的短波极限,随着波长的缩短,深紫外光学薄膜开发面临一系列特殊的问题;而对于深紫外光刻系统这样的典型超精密光学系统来说,对薄膜光学元件提出的要求则更加苛刻。本文主要介绍了适用于深紫外光刻系统的薄膜材料及膜系设计;对薄膜沉积工艺、元件面形保障、大口径曲面均匀性等超精密光学元件的指标保障关键问题进行了讨论;对环境污染与激光辐照特性等光刻系统中薄膜元件环境适应性的重要因素进行了深入分析。以上分析为突破高性能深紫外光刻光学薄膜开发瓶颈,更好地满足深紫外光刻等极高精度光学系统的应用需求指明了方向。     

离子束溅射制备GdF_3光学薄膜沉积速率分布特性

本文采用离子束溅射方法制备GdF_3薄膜,并研究其沉积速率分布特征。首先,采用膜厚仪测量得出GdF_3薄膜在行星盘平面的二维沉积速率分布图,通过拟合模型得到二维沉积速率分布公式。其次,分析了束流束压及靶材角度对沉积速率分布特征的影响。最后,以二维沉积速率分布公式为基础,通过计算机编程设计均匀性挡板,并进行膜厚均匀性实验验证。结果表明,沉积速率在水平方向上满足ECS函数分布,在竖直方向上满足标准Gauss分布,拟合公式残差为2.05×10~(-6)。改变离子源的束流和束压,沉积速率分布特征保持不变。而随着靶材角度的增大,Gauss分布的半峰宽值ω逐渐增大,峰值位置x_c逐渐增大,在θ=292°时,GdF_3薄膜的沉积速率最大。通过挡板修调实验,可将270 mm口径平面元件的膜厚均匀性调整为97.9%。     

Effects of annealing process on characteristics of fully transparent zinc tin oxide thin-film transistor

Annealing effect on the performance of fully transparent thin-film transistor （TTFT）, in which zinc tin oxide （ZnSnO） is used as the channel material and SiO2 as the gate insulator, is investigated. The ZnSnO active layer is deposited by radio frequency magnetron sputtering while a SiO2 gate insulator is formed by plasma-enhanced chemical vapor deposition. The saturation field-effect mobility and on/off ratio of the TTFT are improved by low temperature annealing in vacuum. Maximum saturation field-effect mobility and on/off ratio of 56.2 cm2/（V.s） and 3×10^5 are obtained, respectively. The transfer characteristics of the ZnSnO TPT are simulated using an analytical model and good agreement between measured and the calculated transfer characteristics is demonstrated.     

离子束溅射制备低应力深紫外光学薄膜

采用离子束溅射制备了Al F3、Gd F3单层膜及193 nm减反和高反膜系,分别使用分光光度计、原子力显微镜和应力仪研究了薄膜的光学特性、微观结构以及残余应力。在优选的沉积参数下制备出消光系数分别为1.1×10~(-4)和3.0×10~(-4)的低损耗AlF_3和GdF_3薄膜,对应的折射率分别为1.43和1.67,193 nm减反膜系的透过率为99.6%,剩余反射几乎为零,而高反膜系的反射率为99.2%,透过率为0.1%。应力测量结果表明,AlF_3薄膜表现为张应力而GdF_3薄膜具有压应力,与沉积条件相关的低生长应力是AlF_3和GdF_3薄膜残余应力较小的主要原因,采用这两种材料制备的减反及高反膜系应力均低于50 MPa。针对平面和曲率半径为240 mm的凸面元件,通过设计修正挡板,250 mm口径膜厚均匀性均优于97%。为亚纳米精度的平面元件镀制193 nm减反膜系,镀膜后RMS由0.177 nm变为0.219 nm。     

热蒸发与离子束溅射制备LaF3薄膜的光学特性

研究了钼舟热蒸发工艺和离子束溅射方法制备的单层LaF₃薄膜的特性。首先,采用分光光度计测量了LaF₃薄膜的透射率和反射率光谱,使用不同模型拟合得出薄膜的折射率和消光系数。然后,采用应力仪测量了加热和降温过程中LaF₃薄膜的应力-温度曲线。最后,采用X射线衍射仪测试了薄膜的晶体结构。实验结果表明,热蒸发制备的LaF₃（RH LaF₃）存在折射率的不均匀性,在193 nm,其折射率和消光系数分别为1.687和5×10^-4,而离子束溅射制备的LaF₃（IBS LaF₃）折射率和消光系数分别为1.714和9×10^-4。两种薄膜表现出相反的应力状态,RH LaF₃薄膜具有张应力,而IBS LaF₃具有压应力,退火之后其压应力减小。热蒸发制备的MgF₂/LaF₃减反膜在193 nm透过率为99.4%,反射率为0.04%,离子束溅射制备的AlF₃/LaF₃减反膜透过率为99.2%,反射率为0.1%。     

Structural, electrical, and optical properties of ZnInO alloy thin films

Indium zinc oxide (IZO) thin films with different percentages of In content (In/[In+Zn]) are synthesized on glass substrates by magnetron sputtering, and the structural, electrical and optical properties of IZO thin films deposited at different In₂O₃ target powers are investigated. IZO thin films grown at different In₂O₃ target sputtering powers show evident morphological variation and different grain sizes. As the In₂O₃ sputtering power rises, the grain size becomes larger and electrical mobility increases. The film grown with an In₂O₃ target power of 100 W displays the highest electrical mobility of 13.5 cm·V^-1·s^-1 and the lowest resistivity of 2.4 × 10^-3 Ω·cm. The average optical transmittance of the IZO thin film in the visible region reaches 80% and the band gap broadens with the increase of In₂O₃ target power, which is attributed to the increase in carrier concentration and is in accordance with Burstein-Moss shift theory.     

微腔中CdSe量子点荧光增强效应

文章主要研究了CdSe量子点微腔结构,微腔结构包括上下分布式布拉格反射镜(DBR),中间的有源层为溶解在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的CdSe胶体量子点.采用传递矩阵法模拟微腔的反射光谱,对实验测试曲线进行较好的拟合.通过测试微腔结构的光致荧光(PL)光谱,其半峰宽(FWHM)由未加入微腔的CdSe量子点样品的27.9 nm,减小到微腔结构的7.5 nm,在微腔中的量子点,由于腔模式的出现,其发光谱的品质因数增加了3.6倍,达到了荧光增强的效果. 关键词： CdSe量子点 微腔效应 荧光增强     

氧化锌锡薄膜晶体管的研究

在ITO玻璃基底上用射频磁控溅射技术生长氧化锌锡(ZnSnO)沟道有源层、用PECVD生长SiO₂薄膜作为薄膜晶体管的栅绝缘层研制了薄膜晶体管(TFT), 器件的场效应迁移率最高达到μ_n=9.1 cm²/(V ·s),阈值电压-2 V,电流开关比为10⁴. 关键词： 氧化锌锡 薄膜晶体管 场效应迁移率     

磁控溅射气体参数对氧化铟薄膜特性的影响

采用射频磁控溅射法生长氧化铟薄膜,研究了溅射气压和溅射气体对氧化铟薄膜结构及光电特性的影响.X射线衍射结果表明制得的薄膜为立方结构的多晶体,随着溅射气压的升高,薄膜晶粒尺寸变大.1 Pa下沉积的氧化铟薄膜具有最大的迁移率和最小的载流子浓度,分别为15.2 cm2/V·s和1.19×1019cm-3.用O2溅射的氧化铟薄膜载流子浓度降至4.39×1013cm-3,在红外区(1.5～5.5μm)的平均透射率为85;,高于Ar溅射的薄膜,这可能是由于O2的加入减少了氧空位,降低了载流子浓度,使得自由载流子对红外光的吸收减弱.     

分子束外延生长[111]晶向CdTe的研究

本文采用分子束外延(MBE)方法在BaF₂衬底上直接外延生长了CdTe(111)薄膜. 反射高能电子衍射(RHEED)实时监控生长表面, 衍射图样揭示了CdTe(111)在BaF₂表面由二维生长向三维生长的变化过程．XRD表征验证了外延生长的CdTe薄膜的单晶性质．由红外透射光谱测量和理论拟合相结合, 得到了CdTe外延薄膜室温带隙宽度E_g=1.511 eV.