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.     

射频功率和衬底温度对碳化锗膜中sp3杂化碳原子的影响

利用磁控溅射方法以CH4和Ar的混合放电气体溅射单晶Ge靶制备碳化锗(Ge1-xCx)薄膜,通过XPS、Raman和Nanoindentation等表征手段系统地研究了射频功率和衬底温度对所获薄膜成分、键合结构及力学性质的影响。研究发现:射频功率和衬底温度的增加均能提高膜中的Ge含量,这分别归因于Ge溅射产额的增加以及含碳基团在衬底上脱附作用的增强。Ge含量的增加促进了sp2C-C键转变为sp3Ge-C键,进而显著提高了膜中sp3杂化碳原子的相对含量并改善了Ge1-xCx薄膜的硬度。这些结果表明:提高射频功率和衬底温度是制备富含sp3C的硬质碳化锗薄膜的有效途径。     

溅射参数对Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对Ge2Sb2Te5薄膜的光学常数随波长变化关系的影响,结果表明：(1)当溅射功率一定时,随溅射氩气气压的增加Ge2Sb2Te5薄膜的折射率先增大后减小,而消光系数先减小后增大.(2)当溅射氩气气压一定时,对于非晶态薄膜样品,在500nm波长以下,折射率随溅射功率的增加先增加后减小,消光系数则逐渐减小;在500nm以上,折射率随溅射功率的增加逐渐减少,消光系数先减小后增加.对于晶态薄膜样品,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加,消光系数则逐渐减少.(3)薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化,在长波长范围变化较大,短波长范围变化较小.探讨了影响Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的机理.     

溅射参数为Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对Ge2Sb2Te5薄膜的光学常数随波长变化关系的影响。结果表明：（1）当浅射功率一定时,随溅射氩气气压的增加Ge2Sb2Te5薄膜的折射率先增大后减小,而消光系数先减小后增大。（2）当溅射氩气压一定时,对于非晶态薄膜样品,在500nm波长以下,折射率随溅射功率的增加先增加后减小,消光系数则逐渐减小;在500nm以上,折射率随溅射功率的增加逐渐减少,消光系数先减小后增加。 对于晶态薄膜样品,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加,消光系数则逐渐减少。（3）薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化,在长波长范围变化较大,短波长范围变化较小,探讨了影响Ge2Sb2Te5薄膜光学常数的机理。     

溅射参数对Ge_2Sb_2Te_5薄膜光学常数的影响

研究了溅射参数对 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的光学常数随波长变化关系的影响 ,结果表明 :(1)当溅射功率一定时 ,随溅射氩气气压的增加 Ge2 Sb2 Te5 薄膜的折射率先增大后减小 ,而消光系数先减小后增大 .(2 )当溅射氩气气压一定时 ,对于非晶态薄膜样品 ,在 5 0 0 nm波长以下 ,折射率随溅射功率的增加先增加后减小 ,消光系数则逐渐减小 ;在 5 0 0 nm以上 ,折射率随溅射功率的增加逐渐减少 ,消光系数先减小后增加 .对于晶态薄膜样品 ,在整个波长范围折射率随溅射功率的增加先减小后增加 ,消光系数则逐渐减少 .(3)薄膜样品的光学常数都随波长的变化而变化 ,在长波     

通过提高生长温度改善碳化锗薄膜的性能

利用磁控溅射制备碳化锗(Ge1-xCx)薄膜,系统地研究了生长温度(Tg)对所获薄膜成分及性能的影响并揭示了它们之间的内在关系。研究发现所有Ge1-xCx薄膜样品均为非晶结构,随着Tg从60℃增加到500℃,膜中锗含量增加,而碳含量相对降低,这种成分的改变增加了膜中组成原子的平均质量,进而导致薄膜折射率从2.3增加到4.3,这种折射率大范围连续可调的特性十分有利于Ge1-xCx多层红外增透保护膜的设计和制备。此外研究还发现,随着Tg的增加,Ge1-xCx膜中Ge—H和C—H键逐渐减少,这不但显著减小了薄膜在～5.3μm和～3.4μm处的光吸收,而且显著提高了薄膜的硬度。这些结果表明,提高生长温度是调制Ge1-xCx薄膜成分、改善其光学和力学性能的有效途径。     

a-Si:H薄膜的磷-碳二元复合掺杂改性研究

以SiH4,PH3,CH4为源气体,采用射频等离子增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法,通过改变CH4流量制备了磷、碳二元掺杂非晶硅薄膜,研究了磷、碳二元掺杂对薄膜微观结构和光学性能的影响.用X射线光电子能谱仪(XPS)观察到了C-Si峰的存在,同时发现随着CH4流量的增加,薄膜中C元素含量逐渐增大.傅里叶转换红外光谱(FTIR)测试表明,掺杂薄膜中的H含量随着CH4流量的增加逐渐增大,由11.5%增大到24.6%.光学性能测试表明,随着CH4流量的增加,掺杂薄膜的折射率逐渐降低,而光学带隙逐渐增加.     

纳米薄膜的分类、特性、制备方法与应用

介绍了纳米薄膜的分类以及纳米薄膜的光学、力学、电磁学与气敏特性;综述了现有的溶胶鄄凝胶法、LB鄄膜法、电化学沉积法、化学汽相沉积、低能团簇束沉积法、真空蒸发法、溅射沉积、分子与原子束外延、分子自组装等纳米薄膜制备技术;概括了纳米薄膜的应用。     

退火对Ge掺杂SiO2薄膜的影响

用等离子体增强化学气相淀积制备了Ge掺杂SiO2薄膜,并对薄膜进行了不同温度的退火处理。采用棱镜耦合仪、原子力显微镜和傅里叶变换红外光谱分析技术研究了不同退火温度对Ge掺杂SiO2薄膜性质的影响。通过1 100℃退火处理后,正的折射率变化量和负的体积变化量随着GeH4流量增加而增大,Ge-O-Ge键增多;而通过900℃退火处理后,折射率没有随着GeH4流量增加而增大;薄膜的表面粗糙度随着退火温度升高而降低。研究结果表明,SiO2薄膜中Ge掺杂过量,其折射率反常下降;通过1 100℃退火处理后,折射率随着GeH4流量增加而增大,折射率的增大主要是由于薄膜密实化和Ge-O-Ge键的形成。     

磁控溅射YSZ薄膜的激光损伤阈值

利用射频磁控溅射方法在不同衬底上制备出掺Y2O3 8 %的YSZ薄膜, 用X射线衍射、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜和透射光谱测定薄膜的结构、表面特性和光学性能, 研究了退火对薄膜结构和光学性能的影响。结果表明：随着退火温度的升高, 薄膜结构依次从非晶到四方相再到四方和单斜混合相转变, AFM分析显示薄膜表面YSZ颗粒随退火温度升高逐渐增大, 表面粗糙度相应增大, 晶粒大小计算表明, 退火温度的提高有助于薄膜的结晶化, 退火温度从400 ℃到1100 ℃变化范围内晶粒大小从20.9 nm增大到42.8 nm; 同时根据ISO11254-1激光损伤测试标准对光学破坏阈值进行了测量, 发现与其他电子束方法制备的YSZ薄膜损伤阈值结果比较, 溅射法制备的薄膜损伤阈值有了一定程度的提高。     

基于8-11μm红外窗口系统中减反射与保护膜的研制

随着现代军事空间技术的快速发展,对红外探测器的要求越来越高。同时,对红外光学元件的要求也越来越苛刻。主要研究了硫化锌(ZnS)基底表面减反与保护膜的制备技术,采用介质膜与硬膜复合方法,通过对不同材料的对比分析,最终选取碳化锗(Ge1-xCx)材料作为介质膜与DLC 类金刚石保护膜的过渡层。利用电子束与离子源辅助沉积技术制备介质膜;磁控溅射技术制备过渡层碳化锗;化学气相沉积技术制备DLC 类金刚石保护膜,解决了介质膜与类金刚石保护膜应力匹配的问题,并通过对多种沉积工艺的整合,得到了一套稳定的工艺制备流程。最终在硫化锌基底上制备出的减反射与保护膜平均透过率达到92%,硬度符合要求。     

用低压反应离子镀技术制备的类金刚石薄膜及其表征

以Ar气作为工作气体,CH4作为反应气体,利用低压反应离子镀(RLVIP)技术在Ge基底上成功制备出类金刚石(DLC)薄膜.通过拉曼光谱、Perking Elmer GX型红外光谱仪和Nano Indenter XP型纳米压痕硬度测试计分别表征了类金刚石薄膜的微观结构、光学性能和机械性能.结果表明,类金刚石薄膜(ID ...     

Effect of electron beam evaporation process parameters on infrared refractive index of Ge film

Ge films were prepared at different deposition temperatures and ion source bias voltage using the electron beam evaporation. The infrared refractive index was obtained by spectral inversion. Results show that the refractive index becomes larger as the deposition temperature increases. The maximum refractive index at the wavelength of 4 000 nm is 4.274 with the deposition temperatures of 210 °C. The refractive index of film decreases first and then increases as the bias voltage increases. When the ion source bias voltage is 120 V, the refractive index of the film is the smallest. The difference in extinction coefficient of Ge films prepared by different process parameters is small.     

偏置电压对PECVD法沉积TiO2薄膜的结构和性能影响

该文采用射频等离子体增强化学气相沉积法制备了TiO<,2>薄膜样品,并通过椭圆偏振仪、红外光谱仪和扫描电子显微镜测量了薄膜厚度、组织结构和光学特性.结果表明:沉积速率随偏置电压升高而增大,在偏置电乐为10V时,沉积速率达到最大值为3.9nm/min,然后沉积速率下降,偏置电压在20V以后,沉积速率基本不变为3.0nm/...     

The influence of rf induced bias on the properties of diamond-like carbon films prepared using ECR-CVD

The deposition of diamond-like carbon (DLC) films from a mixture of hydrogen and methane using the electron resonance chemical vapor deposition (ECR-CVD) method with radio-frequency (rf) bias is reported. The structural characteristics of the DLC films were characterized using Raman spectroscopy. The effects of the self-generated dc bias resulting from the rf power on the optical gap, Raman spectra, infrared (IR) absorption, and film hardness in depositions carried out at 7 and 15 mTorr process pressures were investigated. Under conditions of 100 W microwave power and for dc bias variation ranging from −10 to −200 V, there is evidence from Raman scattering analysis to show an increase in the DLC-like characteristic in films deposited at low dc bias at both process pressures. The variation of the D and G line peak position and intergrated intensity ratio (I_D/I_G) in the Raman spectra correlates well with the film hardness profile. There does not seem to be a relationship between the variation of the C-H absorption peak intensity in the IR spectra (bonded hydrogen content) and the optical gap, although films with the highest optical gap tend to show a relatively higher C-H absorption peak intensity in the IR spectra. Films deposited at high dc bias showed a reduction in the C-H infrared absorption, suggesting a reduction in the bonded hydrogen content.     

激光沉积红外窗口高性能类金刚石膜技术

类金刚石(DLC)膜具有宽光谱高透射率、高硬度、高热传导及高稳定性等优点,是红外窗口增透保护膜的优选,但现有方法制备的类金刚石膜难以满足高马赫数或海上盐雾等恶劣条件下的应用。激光法相比其他制备方法具有诸多优点,介绍了激光法制备DLC膜的原理及特点,并分析了实现工程应用的难题及关键技术。采用激光沉积法制备出综合性能优异的类金刚石膜,纳米硬度高达44 GPa、内应力仅0.8 GPa、临界刮擦载荷附着力为59.1 mN。正面镀DLC膜,背面镀普通增透膜的硫化锌、硅、锗等红外窗口的平均透射率达82%~91%。实现了150 mm基片的激光法大尺寸均匀薄膜,膜厚不均匀性≤±2%。制备的DLC膜红外窗口通过军标环境适应性试验,并已实现工程化应用。     

RF-PECVD法制备a-Si1-x Cx:H薄膜的光学性能研究

以SiH4和CH4为源气体,采用射频等离子增强化学气相沉积(RF-PECVD)方法,通过改变CH4/SiH4流量比和射频功率制备非化学计量比氢化非晶碳化硅(a-Si1-x Cx:H)薄膜.采用傅里叶转换红外光谱(FTIR)和紫外-可见(UV-Vis)光谱等测试手段,对薄膜的成键情况及其对光学带隙的影响进行了研究分析.结...     

聚焦离子束淀积铂薄膜性质的研究

聚焦离子束(FIB)淀积Pt薄膜是FIB集成电路修改的基本手段之一。对FIB不同束流下淀积的Pt薄膜的性质,如厚度、体积、淀积速率、成份以及电阻进行了较全面的研究。离子束流的增大使Pt薄膜体积下降,而淀积速率逐渐上升;Pt薄膜的主要成份为C,占三分之二左右,Pt含量约为30%;当辅助反应气体流量不变时,Pt的含量随离子束流的增大而增加,C的含量则随之减少;薄膜的电阻比纯净Pt要大得多。据此给出了IC电路修改时较好的淀积条件,在IC产业的设计和制造中有较强应用价值。     

纳米VO2薄膜相变特性的红外透射表征研究

采用双离子束溅射VOx薄膜附加热处理的方式制备纳米VO2薄膜,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对其结晶结构和表面形貌进行了测试,利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对热驱动下纳米VO2薄膜相变过程中的光学性能进行测试与分析。实验结果表明,经400℃N2热处理后,获得了由纳米颗粒组成的VO2薄膜;在所测试的红外波段,纳米VO2薄膜内颗粒发生相变的初始温度随波长的增加而升高,薄膜的相变温度点随波长增加也逐渐升高。