多层薄膜光学常数的椭偏法研究

研究了椭偏测量中多层薄膜拟和模型建立的过程,并对一未知多层光学薄膜进行了椭偏分析,建立了substrate/film1/EMA/film2/srough的物理结构模型.采用椭偏法,在首先确定出基底光学常数的基础上,提出了从单层、双层、三层逐次建模拟和的分析方法.研究结果表明:对于透明或弱吸收光学薄膜,采用柯西公式可以较好表征材料的色散关系.椭偏分析最终得到的未知薄膜基本结构为G(1.52)/2.0312(203.0 nm)1.4636(170.1 nm)2.079 1(170.4 nm)/A,膜系设计及分光光度计测量的透射光谱证实了这一结果.对多层膜厚度和光学常数的分析表明,椭偏法仍然是一种行之有效的薄膜光学常数测量方法.     

椭偏法研究硫化锌薄膜的中红外光学特性

采用电子束蒸发法在K9玻璃衬底上分别制备了设计厚度为115nm、467nm、652nm的硫化锌薄膜,分别记为A、B、C;采用椭偏法研究薄膜的光学特性。对薄膜A、B、C进行Brendel振予拟合,根据ZnS薄膜特性及成膜特点,建立模型“基底（K9玻璃）／有效介质层（50％K9玻璃及50％ZnS）／ZnS薄膜／表面粗糙层（...     

锗掺杂类金刚石薄膜特性研究

为了降低类金刚石(DLC)薄膜的应力,使用脉冲真空电弧离子镀(PVAD)和电子束热蒸发相结合的复合沉积技术,在Si基底上制备了一系列不同锗含量(原子百分比)的Ge-DLC薄膜样片,研究了锗含量对DLC薄膜光学特性和力学特性的影响。研究结果表明:在1~5μm波段,当锗掺杂含量小于25%时,对DLC薄膜光学常数的影响不大;随着Ge含量的增加,DLC薄膜的折射率和消光系数都略微增大。随着DLC薄膜中Ge含量的增加,薄膜的内应力和硬度均有所降低。当DLC薄膜中Ge含量约为8%时,Ge-DLC薄膜的内应力从6.3降至3.0 GPa,而硬度仅从3875减小为3640 kgf/mm2,几乎保持不变。硅基底上单面沉积Ge的含量为8%的DLC薄膜在红外3~5μm波段的透过率峰值约为63.15%。     

Ba0.9Sr0.1TiO3薄膜的椭偏光谱研究

用椭偏光谱仪首次在光子能量为2.15.2eV的范围内,测量了不同热处理温度下Ba0.9Sr0.1TiO3(BST)薄膜的椭偏光谱.建立适当的拟合模型,并用Cauchy色散模型描述BST薄膜的光学性质,用最优化法获得了所有样品的光学常数(折射率n和消光系数k)谱及禁带能Eg.比较这些结果,初步得到了BST薄膜的折射率n、消光系数k和禁带能Eg随退火温度变化的变化规律.     

Ba0.9Sr0.1TiO3薄膜的椭偏光谱研究

用椭偏光谱仪首次在光子能量为2．1－5．2eV的范围内,测量了不同热处理温度下Ba0.9Sr0.1TiO3(BST)薄膜的椭偏光谱。建立适当的拟合模型,并用Cauchy色散模型描述BST薄膜的光学性质,用最优化法获得了所用样品的光学常数（折射率n和消光系数k）谱及禁带能Eg比较这些结果,初步得到了BST薄膜的折射率n、消光系数k和禁带能Eg随退火温度变化的变化规律。     

Ba_(0.9)Sr_(0.1)TiO_3薄膜的椭偏光谱研究

用椭偏光谱仪首次在光子能量为２．１～５．２ｅＶ的范围内,测量了不同热处理温度下Ｂａ０．９Ｓｒ０．１ＴｉＯ３（ＢＳＴ）薄膜的椭偏光谱,建立适当的拟合模型,并用Ｃａｕｃｈｙ色散模型描述ＢＳＴ薄膜的光学性质,用最优化法获得了所有样品的光学常数（折射率η和消光系数κ）谱及禁带能Ｅｇ．比较这些结果,初步得到了ＢＳＴ薄膜的折射率η、消光系数κ和禁带能Ｅｇ随退火温度变化的变化规律．     

光刻胶光学性质的光谱椭偏测量方法研究

利用相调制型光谱椭偏仪研究了光刻胶光学常数的测量方法,针对测量过程中光刻胶曝光控制优化了测量方案和仪器参数。对常见的S9912正型光刻胶,给出了曝光前后275～650 nm波段的光学常数。并采用动态椭偏法测量了所需波长下曝光前的光学常数。实验结果表明:该测量方法适用于光刻胶在紫外-可见-红外宽波段的光学性质研究,在光刻模拟、新型光刻胶材料研制及其光学性质表征等领域有重要实用价值。     

计量型激光椭偏仪初始入射角校准方法的研究

为保证计量型激光椭偏仪测量结果的准确性,研究了一种初始入射角校准方法,通过线性位移台带动CCD相机进行一维运动,其运动轴作为空间线性辅助参考量,实现了椭偏仪的入射激光光轴与自准直仪光轴的90°校准。结果表明:采用该方法校准计量型激光椭偏仪的初始入射角,光轴俯仰角偏差＜0.05°,偏摆角偏差＜0.09°;校准后,对标称值为102.10nm的Si上SiO₂膜厚标准片进行测量,示值误差＜0.4nm,提升了计量型激光椭偏仪测量校准服务的准确性。     

基于光谱干涉椭偏法的薄膜厚度测量

薄膜厚度的测量在芯片制造和集成电路等领域中发挥着重要作用。椭偏法具备高测量精度的优点,利用宽谱测量方式可得到全光谱的椭偏参数,实现纳米级薄膜的厚度测量。为解决半导体领域常见的透明硅基底上薄膜厚度测量的问题并消除硅层的叠加信号,本文通过偏振分离式光谱干涉椭偏系统,搭建马赫曾德实验光路,实现了近红外波段硅基底上膜厚的测量,以100 nm厚度的二氧化硅薄膜为样品,实现了纳米级的测量精度。本文所提出的测量方法适用于透明或非透明基底的薄膜厚度测量,避免了检测过程的矫正步骤或光源更换,可应用于化学气相沉积、分子束外延等薄膜制备工艺和技术的成品的高精度检测。     

分振幅斯托克斯参量的椭偏测厚方法

为了实现对纳米级薄膜的快速测量,运用了基于分振幅斯托克斯参量测量的椭偏测厚的方法,对该方法中的原理.计算和参量测量方法进行研究,并构建了实验系统.首先,设计了一个光路在同一平面上的分振幅斯托克斯参量测量装置,用偏振片和1/4波片组合产生已知的偏振态来定标该装置,用4个性能一致的光电探测器实现快速测量光束的斯托克斯参量.然后用实验系统测量纳米级薄膜样品的入射和反射偏振光的斯托克斯参量,求得椭偏参量ψ和Δ,再求得薄膜样品的厚度d和折射率n.讨论了斯托克斯参量测量的误差问题,最后与常用的消光法椭偏仪作了对比测量实验.测量结果与椭偏消光法比较,d和n的相关系数均大于85%,说明两仪器有很好的一致性.实验研究表明,该方法通过测量入射光和反射光的偏振态,能快速测量纳米级薄膜的参数.系统构建容易,调节方便,定标简单.     

联合载荷下无裂纹DLC薄膜的内应力有限元分析

本文用有限元分析的方法,对受法向和切向联合载荷作用下的无裂纹类金刚石(DLC)薄膜系统内部应力进行了模拟计算,分析了不同摩擦系数和膜厚比对于内部应力的影响,数值模拟结果表明:较大的摩擦系数可以使得界面处剪切应力和Mises等效应力以及y轴Mises等效应力显著增大,而对于界面处的y向压应力影响不是很大。在一定的范围内(0相似文献   

氟化类金刚石(F-DLC)薄膜的红外分析

以CF4和CH4为源气体,利用射频等离子体增强化学气相沉积法,在不同条件下制备了氟化类金刚石(F-DLC)薄膜,并进行了退火处理。红外分析表明,F-DLC薄膜中主要有C-Fx(x=1,2,3)、C-C、C-H2、C-H3和C=C化学键等。低功率下制备的薄膜主要由C-C、CF和CF2键构成,功率增加时,薄膜内C-C键含量相对增加;气体流量比R(R=CF4/[CF4 CH4])增大,薄膜内F的含量增加,C-C键相对减少;高温退火后,薄膜内部分F和几乎全部的H从膜内逸出,薄膜的稳定温度在300℃以上。低功率、高流量比下制备的薄膜,F含量相对较大,介电常数较低。     

退火温度对DLC膜热稳定性及摩擦学性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术分别在氮化硅陶瓷球和高速工具钢圆盘表面制备了类金刚石(DLC)膜。使用箱式电阻炉对DLC膜在大气环境中进行高温退火处理以研究环境温度对DLC膜摩擦学性能的影响;并分别采用激光拉曼光谱仪和球-盘式摩擦磨损试验机对退火处理前后DLC膜的结构和摩擦学性能进行了研究。采用金相显微镜观察了摩擦副磨损表面的形貌。研究发现,随着退火温度的升高,DLC膜中sp3杂化键向sp2杂化键的转化加快,当退火温度为600℃时,DLC膜发生严重的石墨化。而当退火温度为400℃时,DLC膜的摩擦系数及磨损率最小。拉曼测试表明400℃退火处理后DLC膜表层含有Si及SiO2,在摩擦过程中形成了含SiC的转移膜,使得DLC膜的摩擦系数明显降低,磨损减小。研究结果表明,退火处理对DLC膜的热稳定性和摩擦学性能有重要的影响。     

微波ECR等离子体特性及其对DLC膜性能的影响

为了解并优化在微波ECR等离子体增强化学气相沉积制备类金刚石膜工艺研究中的等离子体特性，利用朗缪尔探针法系统地测量了等离子体密度(Ne)、电子温度(Te)随工作气压(p)变化的关系。DLC膜的结构和性能依赖于沉积条件，提高等离子体密度有利于DLC膜的生长。本文示出了不同的CH4流量时，DLC膜的拉曼光谱和表面均方根粗糙度Rmax变化曲线，阐述了等离子体密度Ne、电子温度Te对DLC膜结构和性能的影响。     

MAO层厚度对MAO/DLC复合膜层力学性能与摩擦学特性的影响

借助直流脉冲微弧氧化(MAO)电源,采用恒压模式在AZ80镁合金表面制备四种不同厚度MgO陶瓷层,并以此为基,采用离子束复合磁控溅射技术沉积类金刚石碳(DLC)膜,对比研究了四种膜层体系(MAO-1min/DLC、MAO-3min/DLC、MAO-5min/DLC及MAO-10min/DLC)的表面结构特征、力学性能以及摩擦学性能差异。结果表明:随MAO层厚度增加,复合膜层表面微孔的孔径增大,表面粗糙度增加,且表层DLC膜具有颗粒特征,表现为MAO-3min/DLC及MAO-10min/DLC复合膜层具有较高的纳米硬度和弹性模量,且在磨损过程中对应的摩擦系数与磨痕宽度较小,其抗磨损性能优异;各复合膜层体系在磨损过程中摩擦系数均有波动,产生高温氧化,磨痕表面形成了Fe的转移层;MAO层可提高基体对DLC膜的支撑强度,表层DLC膜对磨损界面具有的润滑作用是复合膜层改善镁基体抗磨损性能之原因所在。     

基体温度对中频脉冲非平衡磁控溅射技术沉积类金刚石薄膜结构与性能的影响

利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术在不同的基体温度下制备了类金刚石(DLC)薄膜,采用Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)、纳米压痕测试仪、椭偏仪对所制备DLC薄膜的微观结构、机械性能、光学性能进行了分析。Raman光谱和XPS结果表明,当基体温度由50℃增加到100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而增加,当基体温度超过100℃时,DLC薄膜中的sp3杂化键的含量随基体温度的升高而减少。纳米压痕测试表明,DLC薄膜的纳米硬度随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的纳米硬度最大。椭偏仪测试表明,类金刚石薄膜的折射率同样随基体温度的增加先增加而后减小,基体温度为100℃时制备的薄膜的折射率最大。以上结果说明基体温度对DLC薄膜中的sp3杂化键的含量有很大的影响,DLC薄膜的纳米硬度、折射率随薄膜中的sp3杂化键的含量的变化而变化。     

类金刚石薄膜的激光损伤特性测试与分析

使用脉宽12ns，波长1064nm调Q Nd：YAG激光器对真空阴极电弧沉积（VCAD）法制备的类金刚石薄膜进行抗激光损伤测试，结果表明，VCAD法镀制的薄膜抗激光损伤阈值为0．6J／cm^2。通过对热冲击效应的数值计算，得到了光斑中心的温度场和薄膜表面的应力场分布。研究表明，热应力在类金刚石薄膜的破坏过程中起主导作用，脉冲电弧沉积的DIE薄膜的激光损伤主要源于应力破坏。     

类金刚石膜对铝合金疏水结构耐久性能影响

为提高2024铝合金疏水及耐蚀性能,利用电化学刻蚀结合等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在其表面制备微纳米浮凸疏水结构及类金刚石(DLC)薄膜。利用接触角测量仪、电化学工作站及冲刷试验装置,对不同处理工艺下2024铝合金的疏水、耐蚀及疏水耐久性能进行了研究,并讨论了相应的作用机制。结果表明,电化学刻蚀后2024铝合金与水的静态接触角可达到130o以上,疏水性能显著提高。阻抗结果表明,刻蚀后阻抗模值提高了约8倍,腐蚀电流密度降低了两个数量级,耐蚀性能显著提高。刻蚀后镀非晶态惰性DLC膜的铝合金,其阻抗模值可达1.016×10⁷Ω·cm^-2,可有效阻碍腐蚀过程的电荷转移和离子传输电荷的传递,显著延长疏水结构的耐久性能。     

类金刚石磁盘保护膜的性能、应用与制备

类金刚石膜在磁盘和读写磁头之上形成一层关键的保护膜.磁存储密度的飞速发展可以使存储密度上限达到1万亿字节/英寸2.这要求读写磁头距离磁盘更近,即需要一层仅1 nm～2 nm厚的类金刚石薄膜.四面体结构的非晶碳膜能够满足磁存储技术的要求,即形成原子尺度平滑、连续、致密,只有几个原子层厚的碳膜.磁过滤阴极弧方法、等离子体增强化学气相沉积方法可用来制备符合要求的超薄碳膜.