YbF3沉积速率对红外激光薄膜表面缺陷的影响

在介绍了薄膜缺陷的特点及成因的基础上,分析了YbF3沉积速率对红外激光薄膜表面缺陷密度的影响,得出了镀制激光薄膜所需的合适速率。结果表明：薄膜表面缺陷主要以节瘤缺陷与陷穴缺陷为主,其缺陷密度随YbF3沉积速率的减小基本表现为减小的趋势,当ZnS沉积速率约为0.2 nm/s,YbF3沉积速率约为0.4 nm/s时,可得到比较满意的激光薄膜,薄膜表面缺陷密度仅为0.000 675。     

缺陷对HfO2薄膜的激光弱吸收与损伤阈值的影响

激光弱吸收是导致光学薄膜损伤的重要原因。在(5~43)mPa的氧分压下制备并测试了一组HfO2薄膜。实验发现,当氧分压小于20mPa时,薄膜弱吸收越大,损伤阈值越低;当氧分压大于20mPa时,薄膜的损伤阈值与弱吸收并不一一对应,具有较高弱吸收的薄膜可能同时具有较高的损伤阈值。建立了缺陷模型,采用有限元法模拟了缺陷对弱吸收测量和损伤阈值测量的影响,分析了缺陷尺寸、密度、吸收系数对弱吸收和损伤阈值的影响。研究结果显示,吸收系数高于薄膜1 000倍的缺陷可以降低薄膜的损伤阈值1 000倍,却并不影响薄膜的弱吸收。缺陷对HfO2薄膜的激光弱吸收与损伤阈值测试有完全不同的影响,是导致某些薄膜弱吸收与损伤阈值背离的原因。     

沉积温度对LaF3薄膜性能的影响

在189,255,277和321 ℃的沉积温度下用热舟蒸发方法制备了LaF3薄膜。通过X射线衍射(XRD)测试了薄膜的晶体结构;采用分光光度计测量了薄膜的透射光谱,并计算得到样品的折射率、消光系数和截止波长;利用光学干涉仪测试得到了薄膜的残余应力;采用三倍频Nd:YAG脉冲激光测试了薄膜的激光损伤阈值。结果表明：随沉积温度的提高,LaF3薄膜的结晶状况明显变好,晶粒尺寸逐渐变大;膜层变得更加致密,折射率变大,然而薄膜吸收变得严重,截止波段向长波漂移,同时薄膜的残余应力也增加,内应力在薄膜的残余应力中起着决定作用;薄膜的激光损伤阈值在高温制备时相对较高。     

沉积温度对LaF3薄膜性能的影响

 在189，255，277和321 ℃的沉积温度下用热舟蒸发方法制备了LaF₃薄膜。通过X射线衍射(XRD)测试了薄膜的晶体结构;采用分光光度计测量了薄膜的透射光谱，并计算得到样品的折射率、消光系数和截止波长;利用光学干涉仪测试得到了薄膜的残余应力;采用三倍频Nd:YAG脉冲激光测试了薄膜的激光损伤阈值。结果表明：随沉积温度的提高，LaF₃薄膜的结晶状况明显变好，晶粒尺寸逐渐变大；膜层变得更加致密，折射率变大，然而薄膜吸收变得严重，截止波段向长波漂移，同时薄膜的残余应力也增加，内应力在薄膜的残余应力中起着决定作用；薄膜的激光损伤阈值在高温制备时相对较高。     

原子层沉积HfO2薄膜的激光损伤特性分析

以目前激光惯性约束聚变中应用最广泛的高折射率材料二氧化铪(HfO2)为研究对象,在熔石英基底上分别采用TEMAH和HfCl4前驱体制备了HfO2薄膜,沉积温度分别为100,200和300 ℃。采用椭偏仪和激光量热计对薄膜的光学性能进行了测量分析,采用X射线衍射仪(XRD)对薄膜的微结构进行了测量。最后在小口径激光阈值测量平台上按照1-on-1测量模式对薄膜的损伤阈值进行了测试,并采用扫描电子显微镜（SEM）对损伤形貌进行了分析。研究表明,用同一种前驱体源时,随着沉积温度升高,薄膜折射率增加,吸收增多,损伤阈值降低。在相同温度下,采用有机源制备的薄膜更容易在薄膜内部形成有机残留,导致薄膜吸收增加,损伤阈值降低。采用HfCl4作为前驱体源在100℃制备氧化铪薄膜时,损伤阈值能够达到31.8 J/cm2 (1064 nm,3 ns)。     

沉积速率和氧分压对HfO2薄膜残余应力的影响

采用ZYGO MarkIII-GPI数字波面干涉仪对以K9玻璃为基底的电子束蒸发方法制备的HfO₂薄膜中的残余应力进行了研究,讨论了沉积速率、氧分压这两种工艺参量对HfO₂薄膜残余应力的影响.实验结果表明：在所有的工艺条件下,薄膜的残余应力均为张应力;随着沉积速率的升高,氧分压的减小,薄膜的堆积密度逐渐增大,而残余应力呈减小趋势.同时用X射线衍射技术测量分析了不同工艺条件下HfO₂薄膜的晶体结构,探讨了HfO₂薄膜晶体 关键词： 残余应力 2薄膜')" href="#">HfO₂薄膜 沉积速率 氧分压     

氧分压对ZrO2薄膜激光损伤阈值的影响

在不同的氧分压下用电子束热蒸发的方法制备了ZrO2薄膜。分别通过X射线衍射、光学光谱、热透镜技术、抗激光辐照等测试,对所制备样品的微结构、折射率、吸收率及激光损伤阈值进行了测量。实验结果表明,薄膜中晶粒主要是四方相为主的多晶结构,并且随着氧分压的增加,结晶度、折射率以及弱吸收均逐渐降低。薄膜的激光损伤阈值开始随着氧分压增加从18.5J/cm2逐渐增加,氧分压为9×10-3Pa时达到最大,值为26.7 J/cm2,氧分压再增加时则又降低到17.5 J/cm2。由此可见,氧分压引起的薄膜微结构变化是ZrO2薄膜激光损伤阈值变化的主要原因。     

脉冲激光沉积Ag:BaTiO3纳米复合薄膜及其光学特性

在MgO(100)基片上利用脉冲激光沉积技术制备了掺有Ag纳米颗粒的BaTiO₃复合薄膜.通过X射线衍射对薄膜的结构进行了表征,利用透射电子显微镜对Ag纳米颗粒的尺寸、形态进行了观测,X射线光电子能谱结果表明Ag呈金属态.在410—500nm范围内观测到了Ag纳米颗粒引起的等离子振荡峰,随着后处理温度和Ag颗粒浓度的增加,吸收峰发生红移,并出现了双峰现象. 关键词： 金属纳米复合薄膜 激光沉积 光吸收     

ZrO2薄膜的改性与抗激光损伤研究

采用水热合成技术,制备了ZrO2胶体,用旋涂法镀制了单层ZrO2介质膜以及添加了有机粘合剂PVP的复合ZrO2-PVP薄膜。采用X射线衍射(XRD)、椭偏仪、红外分光光度计（FTIR）、原子力显微镜（AFM）等仪器对干凝胶及薄膜进行了性能测试和表征,并用输出波长为1.064 μm、脉宽为10 ns的电光调Q激光系统产生的强激光测试其激光损伤阈值。测得ZrO2和ZrO2-PVP薄膜在300 ℃热处理60 min后的激光损伤阈值分别为24.5 J/cm2和37.8 J/cm2。研究表明：添加有机粘合剂后的复合薄膜具有平整的表面结构;有机粘合剂的添加有助于提高薄膜的折射率和激光损伤阈值,其中,ZrO2-PVP 复合薄膜的折射率可高达1.75,激光损伤阈值达到37.8 J/cm2,比ZrO2单层膜的激光损伤阈值提高50%。     

热丝加热电流对CH薄膜沉积速率和表面形貌的影响

 热丝辅助裂解法是结合气相沉积制备聚对二甲苯薄膜和热丝化学气相沉积而形成的一种制-CH薄膜的新方法。热丝辅助裂解法的最大特点就是在保持低衬底温度情况下可以获得高沉积速率，而热丝加热电流对薄膜沉积速率和薄膜表面形貌具有重要影响。研究表明，热丝加热电流越大，薄膜沉积速率越高，在加热电流9A时，薄膜沉积速率可达0.002mm/min，同时薄膜表面粗糙度随之增加，薄膜表面也开始出现其它元素污染，因此，一般热丝加热电流选择为7A附近。     

熔石英表面铜膜污染物诱导损伤实验研究

 在熔石英元件表面溅射一层厚度小于10 nm的金属铜膜污染物,并测试元件的透过率。测试355 nm熔石英元件的激光损伤阈值,并用光学显微镜观测损伤形态。实验结果表明：污染后的熔石英元件的损伤阈值降低20%左右,元件表面的金属污染物薄膜经强激光辐照,在熔石英表面形成很多坑状微损伤,分布不均的热应力导致表面起伏,并有明显的烧蚀现象,导致基底损伤阈值下降。建立的光吸收和热沉积传输模型初步解释污染物膜层导致熔石英元件损伤的机理。     

溶胶-凝胶ZrO_2/SiO_2薄膜的激光损伤研究

采用溶胶-凝胶工艺分别制备了SiO2和ZrO2单层薄膜、ZrO2/SiO2双层膜以及ZrO2/SiO2多层高反膜。用输出波长为1064nm、脉宽为6.3ns的YAG激光器对薄膜进行了激光损伤实验。观察了薄膜经强激光辐照后的损伤情况,讨论了薄膜的激光损伤行为,并从理论上分析了产生这些损伤的原因,为进一步镀制高质量的ZrO2/SiO2多层高反膜提供了依据。     

用透射反射扫描法检测光学薄膜的激光损伤

 用波长1.06μm的激光透射反射自动扫描装置扫描了激光辐照前后薄膜的反射比和透射比。薄膜样品的工作波长为1.06μm。将扫描结果与相衬显微镜观察到的形貌相对照。实验结果表明，用透射反射扫描法不仅能反映出相衬显微镜所能观察到的损伤，而且也能发现某些显微镜所不能发现的损伤。由于透射比和反射比可以反映出薄膜对激光的传输性能，因此也能反映出薄膜能否继续工作，以此来判定损伤与否。因此用透射反射扫描法可以作为检测损伤的手段，由于简单易行，可以在线检测。避免目前损伤测试工作中繁重的人工操作。     

电子束蒸发法制备ZrO2薄膜的相变模型分析

 用电子束蒸发方法制备了纯的ZrO₂薄膜和含Y₂O₃摩尔分数为7%和13%的ZrO₂薄膜,即YSZ薄膜,通过测定薄膜的损伤阈值来验证温度诱导相变模型;并用X射线衍射（XRD）来测定ZrO₂和YSZ镀膜材料和薄膜的结构特征。结果表明：ZrO₂镀膜材料和薄膜室温下都表现为单斜相,YSZ镀膜材料和薄膜室温下都以立方相存在;YSZ薄膜的损伤阈值远高于ZrO₂薄膜的损伤阈值,这是因为添加Y₂O₃后的YSZ材料的相比较稳定,在蒸发过程中不会发生相变,而ZrO₂材料则发生相变,产生缺陷,缺陷在激光作用下成为吸收中心和初始破坏点,导致ZrO₂薄膜的损伤阈值降低。     

Studies on properties of YbF3 thin film by different deposition parameters

YbF3 is proposed as a substitute for ThF4 in anti-reflection or reflection coatings in the infrared （IR） range. In this letter, we study on the properties of the YbF3 thin film deposited with different deposition parameters, and find the deposition rate of YbF3 has a large effect on the substrate particles deposition both on number and area. Moreover, we find the deposition temperature is a main factor of element content. In the end, we produce an anti-reflection coating on Ge substrate, and its average transmission reaches 99.5%, which can satisfy the practical requirement.     

离子束技术对氧化铪薄膜性能的影响

 在基底清洗、薄膜沉积和薄膜后处理三个阶段均采用离子束技术,制备了氧化铪薄膜,并对薄膜的光学性能、表面特性和激光损伤阈值特性进行测试和研究。结果表明,利用离子束技术清洗基底可以增强表面吸附;离子束辅助沉积在合适离子束能量下可以得到高堆积密度、高损伤阈值的薄膜;离子束后处理氧化铪薄膜可以降低表面粗糙度,改善抗激光损伤阈值。说明在三个薄膜制备阶段同时采用合适的离子束参数可以制备出结构致密、阈值高、表面粗糙度好的氧化铪薄膜。     

Atomistic study of deposition process of Al thin film on Cu substrate

In this paper we report molecular dynamics based atomistic simulations of deposition process of Al atoms onto Cu substrate and following nanoindentation process on that nanostructured material. Effects of incident energy on the morphology of deposited thin film and mechanical property of this nanostructured material are emphasized. The results reveal that the morphology of growing film is layer-by-layer-like at incident energy of 0.1-10 eV. The epitaxy mode of film growth is observed at incident energy below 1 eV, but film-mixing mode commences when incident energy increase to 10 eV accompanying with increased disorder of film structure, which improves quality of deposited thin film. Following indentation studies indicate deposited thin films pose lower stiffness than single crystal Al due to considerable amount of defects existed in them, but Cu substrate is strengthened by the interface generated from lattice mismatch between deposited Al thin film and Cu substrate.