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本论文的主要工作是对常规工艺下和离子辅助条件下沉积薄膜的特性进行比较研究,研究的薄膜包括单层膜和多层膜。 1、单层膜的研究 研究的单层膜为SiO2、TiO2、Ta2O5等氧化物介质薄膜,对比研究了常规工艺下和离子辅助条件下它们的光学特性和机械特性。光学特性涉及折射率、消光系数、波长漂移和聚集密度,发现离子辅助沉积对单层薄膜的光学特性明显改善。机械特性涉及薄膜应力,对离子辅助沉积和常规工艺条件下镀制的薄膜应力进行了试验研究,并对台阶仪测量镀膜前后基板表面的曲率的方法进行了探讨。在基板温度低于100℃时,在离子辅助工艺条件下镀制的TiO2薄膜应力略大于常规工艺条件下得到的应力;随着薄膜厚度的增加,TiO2薄膜的应力逐渐减小,从125nm的392 MPa下降到488 nm的30 MPa;离子源阳极电压对薄膜应力影响也较大,在100 V时得到的薄膜应力为164 MPa,当电压升高到190 V时,应力下降到75 MPa;同时也测试了SiO2和Ta2O5单层薄膜的应力,发现Ta2O5薄膜的应力特性与TiO2薄膜的类似,SiO2的薄膜的应力为压应力。 2、多层膜的研究 采用霍尔源离子辅助沉积(IAD)技术制备了TiO2/SiO2、Ta2O5/SiO2窄带干涉滤光片,并与常规沉积条件下制备的样品做了比较,并在各种参数条件下对薄膜样品进行特性分析,发现离子辅助明显地减小了滤光片的光谱漂移(△λ),光谱稳定性得到很大提高。同时发现间隔层对光谱漂移的影响最大,越远离间隔层的膜层,其影响越小;在各种基板温度下,离子辅助工艺技术制备TiO2/SiO2窄带干涉滤光片漂移△λ比常规工艺制备的滤光片小8nm左右;在离子辅助工艺条件下,发现随着阳极电流的增加,Ta2O5/SiO2窄带干涉滤光片的中心波长的漂移有明显的下降,从1.4A的10nm下降到2.6A的5nm。同时还分析了TiO2/SiO2滤光片的应力特性,发现该滤光片存在零应力的可能。 总之,无论是单层膜还是多层膜,离子辅助样品相对常规工艺样品的光学特性得到明显改善。在离子辅助工艺下,TiO2薄膜在较高的沉积温度和阳极电压条件下应力较小。