衬底温度对电子束沉积LaF3薄膜性能的影响

采用电子束沉积的方法分别在K9玻璃、紫外熔凝石英和Si基片上制备了LaF3单层膜,研究了衬底温度对LaF3薄膜结构和光学性能的影响.衬底温度从200℃上升到350℃,间隔为50℃,用分光光度计测量样品的透射率光谱曲线,并进行光学常数的计算.利用原子力显微镜(AFM)进行表面粗糙度的标定,利用ZYGO干涉仪测量基板镀膜前...     

多层介质薄膜膜层间界面粗糙度及光散射

利用泰勒霍普森相关相干表面轮廓粗糙度仪(Talysurf CCI)分别对基底和采用电子束热蒸发技术沉积的15层二氧,化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)为膜料的介质高反膜的膜层间的界面粗糙度进行了研究,并对不同工艺下沉积的薄膜界面粗糙度以及不同基底粗糙度上沉积的薄膜的表面粗糙度进行了比较.实验结果表明:TiO2薄膜对基底或下表面粗糙度有较好的平滑作用,随着TiO2和SiO2膜层的交替镀制,膜层间表面粗糙度呈现出低高交替的现象,随着膜层层数的增加,膜层间界面粗糙度低高变化范围减小;采用离子束辅助沉积工艺时,膜层问界面粗糙度低高变化范围较小.总散射损耗的理论计算表明:中心波长处完全非相关模型下的总散射损耗小于完全相关模型下的总散射损耗.实验结果表明:界面粗糙度的相关度约为0.4.     

离子束溅射、热舟和电子束法制备深紫外LaF3薄膜

为了满足深紫外光刻物镜对薄膜的要求,得到低损耗、高稳定性、长寿命的深紫外薄膜,需要选用适当的镀膜工艺方法。分别选取了离子束溅射法、热舟蒸发法和电子束蒸发法优化后的最佳工艺参量,在融石英基底上使用3种方法镀制了单层LaF3薄膜。首先,利用光度法得出3种方法镀制LaF3薄膜在185nm~800nm范围内的折射率n和消光系数k。然后,采用原子力显微镜对薄膜表面粗糙度进行了测量。最后,薄膜的微结构使用X射线衍射仪进行了分析。结果表明,离子束溅射镀制的LaF3薄膜折射率最高、表面粗糙度最低,但吸收较大;电子束蒸发法虽然吸收最小,但是折射率偏低且表面粗糙度较高;热舟蒸发法镀制的LaF3薄膜无论折射率、消光系数还是表面粗糙度都处于3种方法中间位置。综合各项指标,热舟蒸发法最适合于沉积深紫外LaF3薄膜。     

光学薄膜减散射特性研究

为了降低光学薄膜的表面散射损耗,依据微粗糙面的一阶微扰理论,在不考虑多重散射效应的情况下,利用电磁场边界条件给出的光学薄膜任一界面粗糙度引起的散射场在入射介质中的表达式,重点讨论了单层光学薄膜实现零散射的条件以及实现减散射的条件,理论研究结果表明:当膜层的光学厚度为/4的偶数倍时,单层薄膜要实现减散射就必须使单层膜的折射率大于基底的折射率,且空气-薄膜界面的微粗糙度必须小于薄膜-基底界面之间的微粗糙度。当膜层的光学厚度为/4的奇数倍时,单层薄膜的折射率小于基底的折射率,且膜层两个界面的粗糙度必须满足特定条件,才能实现减散射的效果。     

沉积速率对热舟蒸发LaF3薄膜性能的影响

用热舟蒸发方法在不同的沉积速率下制备了LaF3单层膜,并对部分单层膜进行了真空退火.分别采用X射线衍射(XRD),Lambda 900光谱仪和355 nm Nd∶YAG脉冲激光测试了薄膜的晶体结构、透射光谱和激光损伤阈值(LIDT),并通过透射光谱计算得到样品的折射率和消光系数.实验结果表明,增大沉积速率有利于LaF3薄膜的结晶和择优生长,可以提高薄膜的致密性和折射率,但薄膜的抗激光损伤能力有所下降;沉积速率太大,又会恶化薄膜的结晶性能,同时薄膜中产生大量孔洞,薄膜的机械强度降低,导致薄膜的折射率减小和抗激光损伤能力降低.真空退火对薄膜的抗激光损伤能力有不同程度的提高.     

原子层沉积超薄氮化铝薄膜的椭圆偏振光谱法表征

采用原子层沉积(ALD)工艺在硅衬底上生长了35 nm以下不同厚度的超薄氮化铝(AlN)晶态薄膜。利用椭圆偏振光谱法在波长275~900 nm内测量并拟合薄膜的厚度及折射率和消光系数等光学参数。利用原子力显微镜(AFM)表征AlN晶粒尺寸随生长循环次数的变化,计算得到薄膜表面粗糙度并用于辅助椭偏模型拟合。针对ALD工艺特点建立合适的椭偏模型,可获得AlN超薄膜的生长速率为0.0535 nm/cycle,AlN超薄膜的折射率随着生长循环次数的增加而增大,并逐渐趋于稳定,薄膜厚度为6.88 nm时,其折射率为1.6535,薄膜厚度为33.01 nm时,其折射率为1.8731。该模型为超薄介质薄膜提供了稳定、可靠的椭圆偏振光谱法表征。     

电子束蒸发SiO2薄膜残余应力在不同湿度环境下的对比

采用电子束蒸发方法在BK7基底上制备SiO2单层膜,通过台式探针轮廓仪分别测量了大气(45%RH)和干燥环境(5%RH)中不同沉积温度下制备的SiO2单层膜残余应力,同时使用分光光度计和原子力显微镜对样品的折射率和表面形貌进行研究。测试结果表明:SiO2薄膜的残余应力在两个环境中均表现为压应力,且随沉积温度的升高均逐渐增大。干燥环境下与大气环境相比,应力值减小了约100MPa。此外,随沉积温度的升高,薄膜折射率不断增大,表面粗糙度逐渐减小。说明:随着沉积温度的变化,SiO2薄膜的微结构发生了改变。相应地,由水诱发的应力随薄膜致密度的增加而逐渐减小。     

离子束溅射氧化物薄膜的中红外特性

以离子束溅射沉积(IBSD)方法制备了Al2O3、Nb2O5单层膜,用红外可变角度光谱椭圆偏振仪(IR-VASE)测试了薄膜的光学常数。用原子力显微镜(AFM)测量了单层膜的表面形貌及表面粗糙度,计算了单个表面的总积分散射(TIS)。以Nb2O5和Al2O3为高低折射率材料设计并制备了2.7μm高反射膜。最后对单层膜进行了环境实验检测。结果表明,制备的薄膜在中红外波段具有高的折射率和低的消光系数,光滑的表面特性和极低的表面散射损耗;在2.7μm波段没有发现由于水吸收导致的消光系数的增大;制备的反射膜在2.7μm反射率达到了99.63%,接近于理论计算值。薄膜顺利通过了一系列环境实验,显示其优良的环境稳定性。     

热蒸发紫外LaF3薄膜光学常数的表征

薄膜光学常数的精确测定对于设计和制备多层薄膜具有重要意义。在JGS1型熔融石英基底上,采用热蒸发沉积方法制备了不同厚度的LaF3单层薄膜样品,利用光度法来获取弱吸收薄膜和基底的光学常数,计算得到其在185～450nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。实验结果表明,当膜层厚度较薄时,LaF3薄膜折射率表现出不均匀性现象。随着薄膜厚度的增加,薄膜折射率不均匀性减小。在求解过程中选用不均匀模型后,拟合结果与实际测试光谱曲线吻合得很好,提高了薄膜光学常数的计算精度。     

End-Hall与APS离子源辅助沉积制备的薄膜特性

利用离子束辅助沉积(IAD)技术制备了单层HfO2薄膜,离子源分别为End-Hall与APS离子源。采用Lambda900分光光度计、可变角光谱椭圆偏振仪(V-VASE)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、ZYGO干涉仪和激光量热计测试了薄膜的透射光谱、光学常数、晶体结构、表面形貌和吸收(1064nm)。实验结果表明,薄膜特性与辅助离子源及起始膜料有着密切的关系。End-Hall离子源辅助沉积制备的薄膜出现轻微的折射率不均匀性。两种离子源辅助沉积制备的薄膜折射率均较高,吸收损耗小,薄膜均为单斜晶相。不同离子源辅助沉积条件下,利用金属Hf为起始膜料制备的薄膜表面平整度较好,其均方根粗糙度和总积分散射均相对较小。与End-Hall离子源相比,APS离子源辅助沉积制备的薄膜吸收相对较小。     

溶胶—凝胶法制备PZT薄膜的结构和波导特性

采用溶胶－凝胶方法制备了ＰＺＴ（５０／５０）薄膜，用椭偏仪和透射光谱分别测量并计算了年鉴备在Ｓｉ（１１１）、石英玻璃基片上薄膜的折射率、研究了薄膜的相结构与折射率之间的关系以及折射率和消光系数的色散关系。用棱镜耦合的方法测量了薄膜的波导损耗，并给出了波导损耗与工艺过程的关系。     

抛光工艺对硅基Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜性能的影响

研究了不同的抛光方法(机械抛光、化学腐蚀及化学机械抛光)对硅基板上沉积的Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜性能的影响.研究表明,经化学机械抛光(SiO_2胶体或Cr~+)的硅基板上所沉积的Pb_(1-x)Ge_xTe薄膜具有致密的结构及平直的界面,其沉积速率也比在化学腐蚀抛光表面的沉积速率大7%或18%(分别对应<111>和<100>晶向);薄膜具有明显高于化学腐蚀抛光基板沉积薄膜的折射率,且折射率随温度的降低而增加,而低温下折射率随波长的增加而增加;化学腐蚀抛光基板沉积薄膜的折射率的增加量明显大于化学机械抛光基板沉积薄膜的增加量;薄膜层经机械抛光后,其膜层结构、组分及其深度分布均未改变,但透射率增加,消光系数有所改善,折射率有所降低.     

Bi4-xLaxTi3O12铁电薄膜结构和光学性能研究

用化学溶液沉积法分别在Si(100)和石英玻璃衬底上成功制备了一系列Bi4-xLaxTi3O12(BLT)铁电薄膜;用X-射线衍射仪测量了不同退火温度和不同掺镧量的BLT薄膜的结晶情况,结果显示随着退火温度的升高BLT薄膜结晶越来越好,镧的掺入并不改变钛酸铋薄膜的钙钛矿结构;用椭偏光谱仪对不同退火温度的BLT薄膜进行了椭偏光谱测量,分析得到了薄膜的光学常数谱;用激光显微拉曼光谱仪对不同掺镧量的BLT薄膜进行激光拉曼谱测量,得到了BLT薄膜振动模式随掺镧量的变化.     

Different properties of aluminum doped zinc oxide nanostructured thin films prepared by radio frequency magnetron sputtering

Aluminium doped zinc oxide (AZO) nanostructured thin films are prepared by radio frequency magnetron sputtering on glass substrate using specifically designed ZnO target containing different amount of Al₂O₃ powder as the Al doping source. The optical properties of the aluminium doped zinc oxide films are investigated. The topography of the deposited films were investigated by Atomic Force Microscopy. Variation of the refractive index by annealing temperature are considered and it is seen that the refractive index increases by increasing the annealing temperature.     

（英）弛豫铁电0.74Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.26PbTiO3薄膜的微结构和光学性能

采用磁控溅射法,选用LaNi O3作为缓冲层,在硅基片上制备出了0.74Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.26PbTiO3弛豫铁电薄膜.研究了沉积温度对薄膜的微结构和光学性能的影响.其中,沉积温度为500oC时制备的薄膜,不仅具有纯的钙钛矿结构,高度(110)择优取向、致密、无裂纹的形貌、而且具有最大的剩余极化,大小为17.2μC/cm2.使用柯西模型进行拟合反射谱,分析得到薄膜的折射率和消光系数.在波长为633 nm时,500oC沉积的薄膜的折射率大小为2.41.另外,薄膜的光学带隙在2.97～3.22 eV范围内.并初步讨论了这些薄膜的光学性能的差异.     

La0.5Sr0.5CoO3薄膜的化学溶液法制备及椭偏光谱研究

用化学溶液沉积法在Si衬底上制备了La0.5Sr0.5CoO 3(LSCO)导电薄膜.X-射线衍射结果表明退火温度600℃可以使LSCO薄膜晶化,薄膜没 有明显的择优取向并呈单一的钙钛矿相.原子力显微镜研究结果表明LSCO薄膜表面平整、无 裂纹及晶粒尺寸较大.用椭偏光谱仪测量了波长300～1700nm范围内LSCO薄膜的椭偏光谱.用适当的拟合模型进行拟合,获得了LSCO 薄膜的光学常数(包括折射率,消光系数,吸收系数等)谱.     

Nano-ZnO film preparation at low temperature and the optical indices calculation

The refractive indices of thin films based on Kramers-Kronig theory are corrected. And the correction theory is used to determine the optical indices of nano-ZnO thin films prepared by low temperature sol-gel method. The calculated results indicate that in the visible （Vis） range, the refractive indices of nano-ZnO thin films exhibit a slight abnormal dispersion, while in the ultraviolet （UV） region, the refractive indices increase with wavelengths increasing （normal dispersion）. But the refractive indices show complex change near the absorption edge. The maximum refractive index （1.95） of nano-ZnO thin films within UV range at low temperature annealing is much lower than that of the films annealed at high temperature. The absorption and refractive indices are closely related to the defects in nano-ZnO thin films.     

Influence of sputtering pressure on optical constants of a-GaAs1-xNx thin films*

Amorphous GaAs_1-xN_x(a-GaAs_1-xN_x) thin films have been deposited at room temperature by a reactive magnetron sputtering technique on glass substrates with different sputtering pressures.The thickness,nitrogen content,carrier concentration and transmittance of the as-deposited films were determined experimentally.The influence of sputtering pressure on the optical band gap,refractive index and dispersion parameters（E_o,E_d） has been investigated.An analysis of the absorption coefficient revealed a direct optical transition characterizing the asdeposited films.The refractive index dispersions of the as-deposited a-GaAs_1-xN_x films fitted well to the Cauchy dispersion relation and the Wemple model.     

PbZr0.40Ti0.60O3非晶薄膜透射光谱性质研究

采用溶胶凝胶方法在石英玻璃上制备了均匀透明的PbZr0.40Ti0.60O3(PZT)非晶薄膜，测量了200-1100nm的紫外可见近红外透射光谱，根据经典的包络计算方法，同时获得薄膜在透明振荡区的折射率，消光系数以及厚度，薄膜的折射率色散关系可以通过单电子sellmeier振荡模型成功地进行解释。最后，根据Tauc's法则，得到PbZr0.40Ti0.60O3非晶薄膜的禁带宽度为3.78eV。