ZrO2薄膜微观结构和光学性能的研究

无论是在300℃或室温下,用PVD方法淀积的ZrO_2薄膜,达到一定厚度后都出现晶相非均匀性,在基底侧为四方相,空气侧为单斜相.本文给出了ZrO_2薄膜中四方相存在的原因,并用晶体生长过程中的择优生长特性讨论了薄膜柱状体结构的成因,从而解释了薄膜的折射率非均匀性.     

离子轰击对蒸发薄膜性质的影响

用一个冷阴极离子枪产生的氧离子轰击淀积过程中的薄膜表面.研究了离子轰击对薄膜聚集密度和潮气吸附的影响.实验表明,经离子轰击的ZrO_2,TiO_2和SiO_2膜,用石英晶体微量天平测得的聚集密度增加到0.9以上;用这些材料制成的干涉滤光片,基于滤光片暴露于潮湿气氛中的潮气吸附,测得峰值透射波长的漂移减小了大约2/3.这说明利用离子辅助技术有可能制备优良光学性能和机械性质的薄膜.     

Ge基底在8-11.5μm波段用蒸发均匀混合膜料获得合成折射率的有效和牢固的减反射膜

本文叙述在Ge基底上镀制对8-11.5μm中波段有效、牢固的减反射膜膜层,计算双层减反射膜的最小平均反射率与固定一层折射率、改变另一层折射率的关系。用这种方法可以获得各种膜料的组合结果。把均匀的CdTe/CeF_3双层膜与外层膜折射率由单蒸发源蒸发混合膜制CeF_3+SrF_2或CeF_3+SrF_2+CaF_2合成的、经过改进的膜层作了比较。增加Y_2O_3结合层和同时蒸发两种膜料,使两种膜料在位相面上非均匀混合后,明显地提高了膜层的牢固度。     

用离子束溅射淀积的氧化物薄膜的折射率

介绍了用于波长为1550nm光通讯波分复用／解复用滤光片的离子束溅射的Ta2O5和SiO2薄膜在法里－珀罗多层膜中的折射率的实时所 方法及拟合方法及拟合结果，给出了它们的淀积时间，淀积速率和计算的光学厚度，分析了这些结果的可靠性。     

稳定高温氧化物薄膜折射率的一种方法

<正> 现在,真空蒸镀高温氧化薄膜愈来愈多地引起人们的注意。但是,几乎所有高温氧化物薄膜在一定的成膜工艺条件下,都具有变折射率的特性,想得到折射率不变的均质薄膜是很困难的。为了在通常的蒸镀条件下,得到折射率较为稳定的高温氧化薄膜,我们在ZrO_2和La_2O_3膜料中掺入适量的Ta_2O_5粉末,用电子束加热混合膜料,只要充分预熔除气,就能基本上稳定折射率。实验是在DMD-450型镀膜机上进行的,用JT-75-1型椭圆仪测量了所镀薄膜的折射率和厚度。用EPS-3T型自动记录分光光度计测量了λ/4单层膜的分光曲线。下面仅就稳定ZrO_2和La_2O_3两种氧化物薄膜折射率的方法加以介绍: 1.ZrO_2薄膜在不加Ta_2O_5粉末的情况下,一般为折射率负变(折射率随膜厚的增加而减小)的膜层。我们给ZrO_2膜料里掺入Ta_2O_5     

非晶态As2S8半导体薄膜的光致结构变化效应研究

实验研究了非晶态As2S8半导体薄膜在光照、退火-光照和退火-光照-退火-光照关连作用下的光折变效应及淀积态与退火态两种膜系光致体积变化现象.采用棱镜耦合技术、Raman光谱和X线衍射测试技术,确认了As2S8薄膜经紫外光辐照后薄膜密度增高、折射率增大的现象.实验表明,淀积态As2S8薄膜经紫外光照后,折射率变化的最大增量可达到0.06,而退火态As2S8薄膜经紫外光照射后,其折射率最大变化比前者要小一个数量级,约为0.005 7.淀积态和退火态两种膜系紫外光照后,体积缩小,这与As2S3非晶态薄膜的情况不同,体积变化率分别为－3.5%和－2.1%.实验还显示,退火态的As2S8薄膜存在折射率完全可逆现象.     

以二氧化钛为主的光学薄膜

本文描述在氧气中用反应蒸发一氧化钛法在光学表面上淀积二氧化钛膜(膜的折射率 n=2.5),研究膜层折射率与温度的关系,得到了以二氧化钛为主的单层和多层分光膜的光谱透过率。     

氟-氧化物复合薄膜的特性研究

以SiO_2、TiO_2、YF_3为单组分材料分别制备了SiO_2/YF_3、TiO_2/YF_3复合薄膜,探究复合后膜层的光学、力学以及抗激光损伤性能的变化情况.采用双源共蒸技术,通过控制膜料蒸发时的沉积速率制备了混合摩尔比为1∶1的两种氟氧化物复合薄膜,对复合膜层的折射率、消光系数、透射特性、表面形貌、粗糙度进行了测量,并研究了其抗激光损伤性能.结果表明:SiO_2/YF_3、TiO_2/YF_3复合膜层的折射率分别为1.478 7和1.864 6(波长550 nm),介于单组分材料之间(YF_3为1.493 6、SiO_2为1.465 1、TiO_2为2.048 3),且均呈现正常色散分布;ZYGO干涉测量的结果显示,SiO_2/YF_3膜层的应力值为1.9 GPa,比单组分材料SiO_2和YF_3的0.4 GPa大但粗糙度小;TiO_2/YF_3膜层的应力值为0.8 GPa,比TiO_2的3.9 GPa应力小但较YF_3大,表现出较明显的应力调节效果;SiO_2/YF_3复合薄膜的激光损伤阈值为9.2 J/cm~2,相比于单组分的SiO_2提高了2.2%,较YF_3提高了39.2%;TiO_2/YF_3的激光损伤阈值为7.8 J/cm~2,相比于单组分的TiO_2薄膜而言提高了85.6%,较YF_3提高了17.4%.通过双源共蒸技术沉积得到的氟氧化物复合薄膜,吸收小、膜层折射率可调;SiO_2/YF_3、TiO_2/YF_3复合膜层的抗激光损伤性能均优于单组分材料;YF_3的掺杂能够明显降低单一TiO_2材料的应力,但SiO_2/YF_3的应力大于单组分的SiO_2、YF_3薄膜.     

Mo/Si软X射线多层膜中厚度均匀性的精细控制

为了获得光学性质均匀的大面积软X射线多层膜,必须控制好周期结构中单层膜的厚度均匀性。为此建立了磁控溅射薄膜沉积技术中单层膜厚度均匀性的分析和控制模型,解释了基底变速转动法可用来获得膜厚均匀的多层膜,并根据理论分析获得了基底的变速路径。将其应用于基底公转速度变速法来制备均匀性可控的大面积Mo/Si软X射线多层膜。小角X射线衍射测试结果表明,采用优化后的变速路径制备的多层膜,样品不同位置的各级次衍射峰位都能很好吻合,说明多层膜的周期厚度基本一致。计算表明该方法在直径200mm范围内可将周期结构中Mo层的不均匀性从20.6%修正到1.1%,Si层的不均匀性从27.0%修正到1.6%。     

Eu2CuO4缓冲层和YBCO超导薄膜的制备及研究

本文用脉冲激光淀积法在LaAlO3(100)基片上外延生长Eu2CuO4薄膜缓冲层和YBCO超导薄膜,用X射线衍射扫描分析表明ECO薄膜为c轴取向.     

ZrO_2薄膜的性质

<正> 一、引言ZrO_2是一种高熔点陶瓷,在高真空(10~(-5)托)条件下,用电子束蒸发,能方便地成膜。ZrO_2薄膜在0.24～2.2μm范围内有良好的透明性能,它的折射率、机械强度和抗激光损伤阈值都较高。因此,在激光薄膜、紫外薄膜、宽带减反膜等方面,ZrO_2有着广泛的用途。激光薄膜的发展,及“硬膜”在光学上的     

原子层沉积制备Al_2O_3薄膜的光学性能研究

研究了原子层沉积制备氧化铝薄膜的光学性能。以三甲基铝(TMA)和水为前聚体,分别在基板温度为250℃和300℃的K9和石英玻璃衬底上沉积了Al2O3光学薄膜。采用分光光度计,X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD),原子力显微镜(AFM),扫描电子显微镜(SEM)等分析手段对薄膜的微结构、表面形貌和光学特性进行了研究。结果表明,原子层沉积法制备的Al2O3薄膜在退火前后均呈现无定形结构,元素成分接近化学计量比,其表面粗糙度小于1.2nm,聚集密度高于0.97,光学非均匀性优于1%。同时在中紫外到近红外均有很好的光学性能,适合作为中间折射率和低折射率材料在光学薄膜中得到应用。     

离子辅助沉积氧化物薄膜的光学特性

考察了不同离子、离子能量、离子束流密度等制备参数对离子辅助沉积的TiO_2、ZrO_2和SiO_2薄膜的折射率、吸收和激光损伤阈值等光学特性的影响。     

用共溅射法镀制光学薄膜

光学薄膜设计技术的发展越来越需要具有各种折射率的光学材料,同时也非常需要具有预定折射率分布的非均匀薄膜。为满足上述需要,目前可采用下列几种方法: (a)用两个或多个精细控制的热源同时进行蒸发; (b)用单个热源蒸发混合物; (c)交错淀积两种不同材料的薄膜; (d)控制氧化条件,反应淀积SiO_x薄膜。然而,所有这些方法或者是需要复杂的设备和精细的镀制技术,或者是不易获得重复性良好的薄膜,或者是不能在多块基片上同时镀制,因而都还处于实验室研究的阶段。例如,图1所示的,用四个热源进行同时蒸发的装置就需     

利用透射光谱与X射线反射谱精确测量溶胶-凝胶TiO2薄膜厚度和光学常数

在洁净K9玻璃基底上沉积TiO2薄膜,将透射光谱和X射线反射光谱相结合分析获得膜层的厚度和光学常数。X射线反射谱拟合能精确得到膜层的厚度、电子密度及表面和界面粗糙度,其中膜层厚度的数值为透射光谱的分析提供了重要参考。基于Forouhi-Bloomer色散模型拟合膜层透射光谱,得到薄膜折射率和消光系数,理论曲线和实验曲线吻合良好。对于同一样品,两种光谱拟合分析得到的厚度数值非常接近,差值最大为4.9nm,说明两种方法的结合能够提高光学分析结果的可靠性。     

周期性多层膜合金化制取的TiNi形状记忆薄膜的室温微结构特征

用掠入射X射线衍射及X射线反射对磁控溅射制取的等原子比Ni／Ti周期性多层膜晶化热处理 后的TiNi形状记忆薄膜室温微结构进行了研究.TiNi形状记忆薄膜在深度方向的相分布和元 素分布是不均匀的，都是一种多层结构.室温下其微结构特征为最外层是Ti氧化膜，再下层 是Ti₃Ni₄,B19’马氏体相和少量的B2奥氏体相的三相混合物，靠近 基体为主要相成分马氏体，最后是Ni和Si界面反应层.X射线反射率的拟和结果显示薄膜微结 构的分析是合理的.薄膜中相深度分布的不均匀性主要是动力学因素决定的. 关键词： 相深度分布 形状记忆 TiNi 多层膜     

磁控溅射方法制备直径120mm高均匀性Mo/Si多层膜

为满足极紫外、软X射线和X射线大口径多层膜反射镜的需求,采用基板扫掠过矩形靶材表面的镀膜方法,在直径120 mm的平面基板上镀制了Mo/Si周期多层膜。通过调整基板扫掠过矩形靶材表面的速率修正了薄膜的沉积速率,极大地提高了薄膜厚度的均匀性。采用X射线衍射仪对反射镜不同位置多层膜周期厚度进行了测量,结果表明,在直径120 mm范围内,Mo/Si多层膜周期厚度的均匀性达到了0.26%。同步辐射测量多层膜样品不同位置处的反射率,结果表明,在直径120 mm范围内,多层膜的膜层厚度均匀,在入射角10°时13.75 nm波长处平均反射率为66.82%。     

结合傅里叶变换合成法设计均匀薄膜

基于傅里叶变换合成法的基本原理,合成了一个K9基底上的负滤光片,合成的渐变折射率薄膜具有期望光学特性,但实际制备难度很大,因此将其细分为足够多层离散折射率的均匀薄膜,由于实际薄膜材料种类有限,不能获得任意折射率膜层,鉴于两层高低折射率薄层可近似为一层中间折射率膜层的思想,将膜系转化成一个可实际制备的膜系结构:膜系采用ZrO2和SiO2两种膜料,膜层总数为183层,经单纯形调法优化后,膜层总厚度为7.09 μm,通带和截止带内平均透射比分别为97.56%和3.13%,其结果优于直接采用傅里叶方法合成的非均匀膜系,与期望透射比曲线吻合更好.说明通过这种思想设计任意光谱特性的膜系是可行的,也使傅里叶变换合成法设计的薄膜实际制备成为可能.     

前驱体和退火温度对Nd2O3薄膜组分影响的定量研究

采用Nd(thd)₃和O₃作为反应前驱体, 利用先进的原子层淀积方法在P型硅(100)衬底上制备了超薄Nd₂O₃介质膜, 并在N₂气氛下进行了退火处理. 采用X射线光电子能谱仪对薄膜样品组分进行分析. 研究结果表明, 淀积过程中将前驱体温度从175 ℃提高到185 ℃后, 薄膜的质量得到提高, O/Nd 原子比达到1.82, 更接近理想的化学计量比, 介电常数也从6.85升高到10.32.     

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%。