基于磁控溅射和ICP刻蚀的RB-SiC表面平坦化工艺

采用射频磁控溅射技术在RB-SiC表面沉积Si平坦化层,通过正交试验研究了射频功率、Ar流量和工作气压三个因素对薄膜表面质量和形貌的影响规律,以获取最佳的薄膜沉积参数.射频功率120 W、工作气压1.2Pa和Ar流量40sccm条件下获得了最佳质量的平坦化样品,利用电感耦合等离子体对平坦化膜层进行刻蚀抛光,通过Lambda950分光光度计测试不同工艺阶段样品表面的反射率.结果表明,相比于未处理的RB-SiC初始样品,经过平坦化和等离子体刻蚀的样品表面粗糙度标准差值由1.819nm减小至0.919nm,样品表面反射率相应地提高了2%.由此说明射频磁控溅射平坦化沉积与电感耦合等离子体刻蚀的组合工艺可实现RB-SiC表面的高质量加工.     

基片温度对磁控溅射HfO2薄膜结构和性能影响分析

在纯氧条件下,采用直流磁控溅射技术在单晶硅基片上沉积氧化铪（HfO2）薄膜,并研究了沉积过程中基片温度对薄膜结构和性能的影响规律。利用X射线衍射仪（XRD）和X射线能谱（XPS）表征了薄膜的晶体结构和组分,利用原子力显微镜（AFM）观察薄膜表面形貌,利用纳米力学测试系统表征了薄膜的纳米硬度和弹性模量。结果表明:磁控溅射制备的HfO2薄膜样品呈(111)择优生长,其晶粒尺寸随着基片温度的升高而增大,但其晶型并不发生转变。随着基片温度的增加,基片中的硅元素向薄膜内扩散,影响了薄膜的化学计量比。沉积薄膜的表面形貌和力学性能亦受到其结构和组分变化的影响。在200 ℃条件下制备的HfO2薄膜纯度高,O、Hf元素化学计量达到了1.99,其表面质量和力学性能均达到了最佳值,随着基片温度升高至300 ℃以上,薄膜纯度下降,表面质量和力学性能均产生劣化。     

离子束流后处理对类金刚石薄膜激光损伤特性的影响

类金刚石薄膜激光损伤阈值低,已经严重制约其在红外激光系统中的应用。基于非平衡磁控溅射技术,在硅基底上沉积类金刚石薄膜;采用离子束流后处理技术,用正交实验法确定影响处理效果的主要因素,对已沉积完成的DLC薄膜进行离子束轰击;在不同处理工艺下,观测薄膜样品的光学常数及拉曼光谱,最后进行了激光损伤测试。从测试结果可知,离子束流后处理参数：离子能量1000 eV、放电电流30~40 mA、轰击时间8 min时,透射率由原来的60.65%提高到了65.98%;消光系数在900 nm后明显降低,DLC薄膜的激光损伤阈值从0.69 J/cm2提高到1.01 J/cm2。     

铌酸锂微纳米结构的制备与分析

为实现铌酸锂光学器件的高效集成，在其表面制备亚波长结构是实现其光学特性的最佳方式。然而，目前使用的聚焦离子束刻蚀、激光刻蚀、湿法刻蚀等方法很难简单、经济、较快地制备铌酸锂亚波长结构。鉴于此，本课题组基于有限元仿真及低能离子束刻蚀技术，研究了不同离子束参数下刻蚀的铌酸锂亚波长结构及其透射率。采用Lambda950分光光度计和原子力显微镜分别对刻蚀后的铌酸锂样品的透射率、均方根粗糙度、纳米结构的纵向高度和表面形貌进行了分析。结果表明：当离子束入射角度为70°、入射能量大于600 eV、束流大于40 mA、刻蚀时间大于60 min时，铌酸锂样品表面形成了大面积的锥形纳米结构，并且纳米结构的高度随着离子束刻蚀参数的增大而增大；在可见光波段，铌酸锂表面纳米结构越高，增透效果就越明显；当入射能量为1000 eV、离子束束流为40 mA、入射角度为70°、刻蚀时间为120 min时，铌酸锂表面刻蚀出了纵向高度为143.5 nm的锥形结构，此时在可见光范围内铌酸锂样片的峰值透射率为83.5%，相较于原片的透射率提高了约12.5个百分点。