离子束溅射制备SiO2薄膜的折射率与应力调整

基于正交试验方法,系统研究了用离子束溅射法制备SiO2薄膜其折射率、应力与工艺参数(基板温度、离子束压、离子束流和氧气流量)之间的关联性.使用分光光度计和椭圆偏振仪测量SiO2薄膜透过率光谱和反射椭偏特性,利用全光谱反演计算法获得薄膜的折射率,通过测量基底镀膜前后的表面变形量得到SiO2薄膜的应力.实验结果表明,工艺参数对薄膜折射率影响权重从大到小依次为氧气流量、基板温度、离子束流和离子束压,前三者对折射率影响的可信概率分别为87.03％、71.98％和69.53％;对SiO2薄膜应力影响权重从大到小依次为基板温度、离子束压、氧气流量和离子束流,前三者对应力影响的可信概率分别为95.62％、48.49％和37.88％.得到的结果表明,制备低折射率SiO2薄膜应选择高氧气流量、低基板温度和低离子束流;制备低应力SiO2薄膜应选择低基板温度和高氧气流量.     

双离子束溅射技术制备带通滤光片

研究了采用双离子束溅射沉积技术、以沉积时间作为膜厚控制手段制备带通滤光片的工艺。简要介绍了离子束溅射系统的基本工作原理和膜厚控制技术,描述了分别在K9玻璃和有色玻璃上制备由多层Ta2O5和SiO2薄膜组成的滤光片以及短波通和长波通的工艺过程,最后测试并分析了由短波通和长波通组成带通滤光片的光学性能。实验结果表明,采用双离子束溅射技术,以沉积时间作为膜厚监控手段能够制备出具有优良光性能并满足应用设计要求的带通滤光片。     

热处理对离子束溅射Ta_2O_5薄膜特性的影响

利用离子束溅射沉积技术制备了Ta2O5薄膜,在100~600℃的大气氛围中对其进行热处理(步进温度为100℃),并对热处理后样品的光学常数(折射率、折射率非均匀性、消光系数和物理厚度)、应力、晶向和表面形貌进行了研究。研究显示,随着热处理温度增加,薄膜折射率整体呈下降趋势,折射率非均匀性和物理厚度呈增加趋势,结果有效地改善了薄膜的消光系数和应力,但薄膜的晶向和表面形貌均未出现明显的变化。结果表明:热处理可以有效改变薄膜特性,但需要根据Ta2O5薄膜具体应用综合选择最优的热处理温度。本文对离子束溅射Ta2O5薄膜的热处理参数选择具有指导意义。     

离子束溅射工艺中的基片温度及其控制方法

离子束溅射技术以其在制备薄膜中的独特优点,成为获得高性能薄膜材料的重要手段。对于薄膜的制备,基片的温度是一个重要参数。主要从薄膜结构、应力和附着力三个方面总结了基片温度对离子束溅射工艺中薄膜生长的影响,并结合实际情况,介绍了在离子束刻蚀、溅射和磁控溅射镀膜工艺中的一些温度控制方法。在实际操作中,要根据沉淀薄膜的要求和离子束溅射的具体方法及设备,并结合基片本身的结构特点来考虑基片的控温措施及温度范围。     

负偏压对DLC薄膜结构和摩擦学性能的影响

采用离子束溅射沉积镀膜法制备了DLC薄膜,研究了偏压对薄膜性能的影响。通过原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱对DLC薄膜的表面形貌以及内部结构进行了分析表征。并用UTM-2摩擦磨损仪对其摩擦学性能进行了测试。结果表明,利用离子束溅射沉积制备的DLC薄膜具有良好的减摩抗磨性能。随着偏压的增加薄膜的摩擦因数先减小后增加,在-150 V偏压时,薄膜的摩擦学性能最好。     

基于离子束溅射Ta2O5薄膜的紫外吸收膜技术

为获得高性能紫外激光薄膜元件,急需研制紫外高反射吸收薄膜,实现吸收损耗的精确测量。本文采用离子束溅射技术,通过调控氧气流量实现了具有不同吸收的Ta_2O_5薄膜的制备。以Ta_2O_5薄膜作为高折射率材料,设计了355nm的紫外高反射吸收薄膜。采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了355nm的吸收薄膜,对于A=5%的紫外吸收光谱,在355nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%,95.0%和4.9%;对于A=12%的紫外吸收光谱,在355nm的透射率、反射率和吸收率分别为0.1%,87.4%和12.5%。实验结果表明,采用离子束溅射沉积技术,可以实现不同吸收率的355nm高反射吸收薄膜的制备,对于基于光热偏转测量技术的紫外光学薄膜弱吸收测量仪的定标具有重要的意义。     

真空紫外波段Al膜保护层MgF_2的光学常数

由于Al膜的保护层MgF_2薄膜的光学常数对Al/MgF_2高反射镜的性能有极大的影响,本文研究了获取MgF_2薄膜光学常数的方法。用热舟蒸发的方法在室温B270基底上镀制了3块不同MgF_2厚度的Al/MgF_2反射镜样品,通过掠入射X射线小角反射方法表征样品,获得了膜层厚度和粗糙度。在国家同步辐射实验中心计量站测试了入射角为5°时,样品在105~130nm波段的反射率。在Al、MgF_2膜层的厚度和Al的光学常数已知条件下,依据菲涅尔公式,得出了满足某波长处样品反射率的等值曲线,然后从三条曲线的交点得出了MgF_2薄膜在108~128nm波段的光学常数。对比和分析显示:利用此方法得到的108~128nm波段MgF_2薄膜光学常数计算的反射率曲线和实际测试得到的反射率曲线吻合较好。     

射频溅射工艺对WSx薄膜摩擦性能的影响

采用射频溅射法以3Cr13马氏体不锈钢为基片制备了硫化钨薄膜.通过物相分析和表面形貌观察,以及测定微区化学成分、结合力和摩擦因数,研究了溅射功率、工作压力和沉积时间等溅射工艺条件对薄膜摩擦性能的影响.结果表明通过射频溅射法可获得非晶态WSx薄膜,薄膜的S/W比一般小于2,并受溅射工艺影响较为明显,随溅射功率的升高逐渐降低,随溅射时间的延长明显升高.薄膜结合力受溅射工艺影响并不显著.通过射频溅射所获得薄膜的摩擦因数在一定范围内与其硫钨比成反比.     

高能离子束辅助沉积制备钛纳米膜

用离子束溅射沉积和高能离子束辅助沉积方法制备了具有择尤性的钛纳米薄膜,并采用原子力显微镜、X射线衍射仪和俄歇电子谱仪研究了试样表面预处理、离子束流和温度等离子束工艺参数对钛薄膜结构的影响。结果表明：离子束溅射沉积的钛膜在[002]和[102]晶向上呈现出明显的择尤生长现象,并分别在该两个晶向上表现出纳米晶型和非纳米晶型结构;当用高能离子束辅助沉积时,[102]晶向择尤生长现象消失,且钛膜的结构对束流变化较为敏感,束流较低时,钛膜为纳米结构且择尤生长现象减弱,而束流增加时晶粒长大,择尤生长现象叉增强。另外钛膜容易受到氧的污染,并随辅助离子强度增加而增强。     

荷能离子束沉积的氧化物薄膜光学性质

报道在不加热的基底上,由双离子束溅射或离子辅助的电子束蒸发技术制造的ＺｒＯ２ 和ＴｉＯ２ 单层薄膜的光学性质,并提供了工艺参数和离子束设备的详情。这两种荷能离子束工艺已被用于光学多层膜,如减反射膜和短波通滤光片的制备。