离子束溅射法制备碳化锗薄膜的红外光学特性和力学特性（英文）

采用离子束溅射法通过在CH4和Ar的混合气体中溅射Ge靶材制备碳化锗(Ge_(1-x)C_x)薄膜.分别通过原子力显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱以及纳米压痕测试研究了薄膜的表面形貌、化学结构、光学特性和力学特性.同时分析了制备薄膜时的离子源束压和薄膜性质之间的关系.结果表明,薄膜的粗糙度随束压的增大而减小.在较高束压下制备的薄膜含有较少的C元素和较多的Ge-C键.薄膜具有非常好的红外光学特性和力学特性.薄膜在较大波长范围内具有良好的透光性能.C元素含量随着束压的升高而降低,进而导致薄膜的折射率在束压从300 V增大到800 V的过程中逐渐升高.薄膜的硬度大于8GPa.由于薄膜中的Ge-C键代替了C-C键和C-Hn键,薄膜的硬度随束压的增加逐渐增加.     

离子束溅射淀积铬薄膜沉积速率的分布

本文介绍采用石英晶体测厚仪测得铬靶不同方位上的溅射沉积速率,试验结果表明不同方位上的沉积速率为正态分布,其表达式为 y=66exp-(X-74.18)~2/2×2×33.93~2 当溅射入射角为45°时,其分布峰值在74.18°,不在45°的反射方向上。而溅射沉积速率与接收距离平方成反比,其表达式为 y=-45.8+19686.3(1/X)-249430(1/X~2)     

离子束溅射原位淀积高温超导薄膜的机理与实验研究

理论计算了氩离子束溅射Y－Ba－CU－O靶的组分原子溅射率，得出了溅射过程中存在Cu原子溅射率偏低的“择优溅射”效应。通过分析原位形成高温超导薄膜的实现条件，表示出了离子束溅射原位成膜的基本过程。实验上采用分子氧辅助淀积技术，用离子束溅射法原位外延出YBa2Cu3O(7-δ)超导薄膜。讨论了实验条件对薄膜特性的影响。所得到的实验结果与理论分析相一致。     

离子束溅射氧化物薄膜的中红外特性

以离子束溅射沉积(IBSD)方法制备了Al2O3、Nb2O5单层膜,用红外可变角度光谱椭圆偏振仪(IR-VASE)测试了薄膜的光学常数。用原子力显微镜(AFM)测量了单层膜的表面形貌及表面粗糙度,计算了单个表面的总积分散射(TIS)。以Nb2O5和Al2O3为高低折射率材料设计并制备了2.7μm高反射膜。最后对单层膜进行了环境实验检测。结果表明,制备的薄膜在中红外波段具有高的折射率和低的消光系数,光滑的表面特性和极低的表面散射损耗;在2.7μm波段没有发现由于水吸收导致的消光系数的增大;制备的反射膜在2.7μm反射率达到了99.63%,接近于理论计算值。薄膜顺利通过了一系列环境实验,显示其优良的环境稳定性。     

离子束溅射制备的氧化钽层的绝缘特性

介绍了一种具有高附着力和优良绝缘性能的Ta2O5介质膜，它由离子束溅射镀膜工艺制备而成。检测了在不同氧气流量下制备的氧化钽薄膜的绝缘性。结果表明：在其余条件相同的情况下，氧气流量越大所制备的薄膜绝缘程度越高。但当氧气流量达到一定的程度时，其绝缘程度不再有所变化。     

CdTe薄膜的红外光学特性研究

用干涉法研究了热蒸发（ＰＶＤ）方法制备的ＣｄＴｅ薄膜材料的红外光学特性，通过对不同基板温度和不同薄膜厚度ＣｄＴｅ薄膜样品的研究，确定了在薄膜沉积过程中基板温度和膜厚对ＣｄＴｅ薄膜红外光学特性的影响，发现ＣｄＴｅ薄膜具有一定的非均匀性，其折射率随着薄膜厚度的增加而减小，在１２０－２００℃范围内，基板温度对ＣｄＴｅ薄膜红外光学特性的影响不大。     

离子束溅射技术制备Ge—SiO2纳米颗粒镶嵌薄膜的微结构和光学性质研究

采用透射电子显微镜（ＴＥＭ）对Ｇｅ－ＳｉＯ２纳米颗粒镶嵌薄膜样品的形和结构进行了观察研究。测量了不同直径纳米锗颗粒镶嵌薄吸收光谱，并砂同激光光能量下对样品进行了室温荧光光谱研究，发现在中心波长为４２０ｎｍ处有一个较强的光致荧光峰。研究结果表明纳米锗粒子的相结构和电子能级结构同常规的大块锗晶体相比均发生显著的改变。     

热处理对双离子束溅射SiO2薄膜力学及热力学特性的影响

光学薄膜的力学及热力学特性决定了光学系统性能的优劣。采用双离子束溅射的方法在硅110和肖特石英Q1基底上制备了SiO2薄膜,并对制备的膜层进行退火处理。系统研究了热处理前后SiO2薄膜的力学及热力学特性。研究结果表明,750℃退火条件下SiO2薄膜的弹性模量（Er）增加到72 GPa,膜层硬度增加到10 GPa。镀完后未经退火处理的SiO2薄膜表现为压应力,但是应力值在退火温度达到450℃以上时急剧降低,说明热处理有助于改善SiO2薄膜内应力。经退火处理的SiO2薄膜泊松比（vf）为0.18左右。退火前后SiO2薄膜的杨氏模量（Ef）都要比石英块体材料大,并且750℃退火膜层杨氏模量增加了50 GPa以上。550℃退火的SiO2薄膜热膨胀系数（f）从6.7810-7℃-1降到最小值5.2210-7℃-1。     

离子束溅射、热舟和电子束法制备深紫外LaF3薄膜

为了满足深紫外光刻物镜对薄膜的要求,得到低损耗、高稳定性、长寿命的深紫外薄膜,需要选用适当的镀膜工艺方法。分别选取了离子束溅射法、热舟蒸发法和电子束蒸发法优化后的最佳工艺参量,在融石英基底上使用3种方法镀制了单层LaF3薄膜。首先,利用光度法得出3种方法镀制LaF3薄膜在185nm~800nm范围内的折射率n和消光系数k。然后,采用原子力显微镜对薄膜表面粗糙度进行了测量。最后,薄膜的微结构使用X射线衍射仪进行了分析。结果表明,离子束溅射镀制的LaF3薄膜折射率最高、表面粗糙度最低,但吸收较大;电子束蒸发法虽然吸收最小,但是折射率偏低且表面粗糙度较高;热舟蒸发法镀制的LaF3薄膜无论折射率、消光系数还是表面粗糙度都处于3种方法中间位置。综合各项指标,热舟蒸发法最适合于沉积深紫外LaF3薄膜。     

一种制备氧化钒薄膜的新工艺

采用两步法工艺,即先在衬底上溅射一层金属钒膜,再对其进行氧化的方法,在硅和氮化硅衬底上制备了高电阻温度系数的混合相VOx多晶薄膜。电学测试结果表明:厚度为50nm的氧化钒薄膜的方块电阻和电阻温度系数(TCR)在室温时分别达到50kΩ和0.021K-1。     

射频磁控溅射制备的ZnMgO薄膜结构和光学性能

采用射频磁控溅射法,在石英衬底上制备了Zn1-xMgxO(x=0.00～0.16)薄膜。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和光致发光(PL)光谱等分析了薄膜的结构、形貌和光学特性。结果表明:当x≤0.10时薄膜保持六角纤锌矿结构,而x=0.16时已出现MgO立方相;所有薄膜晶粒大小均匀,在100～150 nm之间;透光率在80%以上;薄膜带隙Eg与Mg含量呈线性关系;薄膜PL谱由较弱的紫外发光峰和较强的可见发光带组成,随Mg含量的增加紫外发光峰蓝移。     

Characterization of Si-N films prepared by reactive ion beam sputtering

Application of silicon-nitride (Si-N) as a passivant in com-pound semiconductor technology requires a low-temperature deposition process to prevent dissociation of the volatile constituents of the semiconductor. With this in mind, an exploratory study of Si-N films prepared at room temperature using low-energy, reactive ion-beam sputtering has been carried out. The electrical and optical characteristics of the films have been studied, and an annealing step is found necessary to reduce the conductivity of the nitride and im-prove the interfacial properties. On leave of absence from the Department of Physics, Kurukshetra University, Kurukshetra-132119, India.     

Structural and optical properties of ZnO films prepared by ion beam sputtering

Based on the ion beam sputtering deposition technology,ZnO thin films are deposited on the glass substrate.The four-factor and three-level L 9(34)orthogonal experiment is used to obtain the best technological parameters of the deposited ZnO thin films,which are the discharge voltage of 3.5 kV,the oxygen current capacity of 8 sccm,the coil current of 8 A and the distance between target and substrate of 140 mm.The purity of the deposited ZnO thin film is 85.77%,and it has good crystallization in orientation.The experimental results show that research and development of the ion beam sputtering source are advanced,and the ion beam sputtering deposition technology can be used to deposit the orientation preferred thin films with good performance.     

离子束溅射沉积光学薄膜速率分布

本文应用高斯型离子束流强度分布计算了离子束溅射沉积光学薄膜的沉积速率分布,结果表明,沉积速率空间分布偏离余弦分布,峰值位置随溅射离子束入射角改变并受离子束高斯半径的影响。实验结果与之相符。     

Effects of annealing on the structural and optical properties of zinc sulfide thin films deposited by ion beam sputtering

We report the structural and optical properties of ZnS thin films fabricated by ion-beam sputtering. X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) results revealed a polycrystalline ZnS film with zinc blende phase as manifested by diffraction from the (111), (220) and (311) planes. Annealing resulted in the appearance of a metastable wurtzite phase with a concentration up to 26.6%. An energy bandgap, estimated from absorption spectra, was found to vary between 3.32 and 3.40 eV. The lower energy of this bandgap, as compared to bulk ZnS, is associated with the structural point defects along with mixed zinc blende and wurtzite phases of the polycrystalline ZnS films. Ion beam sputtering deposition can be used to tune the optical bandgap for potential applications in optoelectronic materials.     

低温磁控溅射制备CdS薄膜的结构和光学特性

用磁控溅射的方法在透明导电氧化物衬底上制备了CdS薄膜,制备时的衬底温度为30~200℃.X射线衍射测试结果表明在这一条件下制备的CdS薄膜是六角纤锌矿的多晶结构.扫描电子显微镜结果显示薄膜具有较好的晶体质量,这一结论也和拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱的结果一致.拉曼光谱显示CdS薄膜内部的压应力随着制备温度的提高而增大.     

氧化热处理对VO2薄膜红外光学相变特性的影响

采用直流磁控溅射法在硅基底上制备VO2薄膜,并对薄膜氧化热处理。分别对热处理前后薄膜进行X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)透射率测试,分析了热处理对VO2薄膜晶相成分与红外透射率相变特性的影响。实验分析表明,经热处理的VO2发生非晶态向晶态转变,单斜金红石结构VO2(011)晶体具有明显择优取向,晶粒尺寸均匀度提高,且薄膜的红外透射率具有明显相变特性,相变温度为60.5℃,3~5μm、8~12μm波段的红外透射率对比值达到99%,适合应用于红外探测器的激光防护研究。     

直流磁控溅射法制备非晶态氧化钒薄膜光学特性研究

研究了直流反应磁控溅射工艺中衬底温度对氧化钒(V2O5)薄膜性能的影响,利用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见光分光光度计(UV1700)分别对薄膜进行了表征.实验结果表明,除了组分和晶态,薄膜的形貌和光学性能受衬底温度的影响很大.随着衬底温度的升高,膜表面变得粗糙,膜厚减小.光学特性测试表明,当衬底温度从160℃升高到320 ℃,光学带隙从2.39 eV下降到2.18 eV.     

不同离子束参数诱导单晶硅纳米微结构与光学性能

使用微波回旋共振离子源,研究了低能Ar+离子束正入射时不同离子束能量和束流密度对单晶硅（100）表面的刻蚀效果及光学性能。结果表明,当离子束能量为1 000 eV,束流密度为88~310 A/cm2时,样品表面出现自组装纳米点状结构,且随着离子束流密度增加排列紧密而有序;粗糙度呈现先减小后迅速增大的趋势,在160 A/cm2附近达到极小值;刻蚀后,近红外波段内平均透过率由53%提高到57%以上,且随着纳米自组装结构有序性的提高而增大。当束流密度为270 A/cm2,能量为500~1 500 eV时,样品表面出现纳米点状结构,且随着离子束能量的增加趋于密集有序;粗糙度呈现先缓慢增加,在1 100 eV附近达到极大值,之后粗糙度迅速下降;刻蚀后样品透过率明显提高,且平均透过率随着点状结构有序性的提高而增大;刻蚀速率与离子束能量的平方成正比。自组织纳米结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果。     

The development of biaxial alignment in yttria-stabilized zirconia films fabricated by ion beam assisted deposition

Yttria-stabilized zirconia (YSZ) films were deposited using ion assisted, electron beam deposition (IBAD) on Pyrex, quartz, Hastelloy, and polycrystalline zirconia substrates. Film orientation was studied as a function of IBAD fabrication conditions. Film texture from several populations of biaxially aligned grains has been observed. The ion beam is shown to induce biaxial alignment of all grain orientations. Specifically, grains with (200), (311), and (111) normal to the substrate surface are biaxially aligned. The ion beam induces biaxial alignment at all angles of incidence, not just those corresponding to YSZ channeling directions. The development of (200) biaxial alignment on Pyrex is examined as a function of thickness. Biaxially aligned IBAD YSZ films were deposited on amorphous and polycrystalline substrates without active heating. Biaxial alignment development with IBAD is shown to be consistent with a previously proposed growth and extinction model.