基于膜系设计控制薄膜残余应力的研究

残余应力大的薄膜,容易产生脱膜现象,使得薄膜失去所需功能.在激光薄膜领域,残余应力也是薄膜激光损伤阈值难以提高的原因之一.基于热收缩效应模型和弹性力学原理,从薄膜膜系着手提出了控制薄膜残余热应力的膜系设计原则,将该原则的评价函数用于薄膜膜系设计中,采用优化方法可以设计出残余热应力可接受的薄膜.     

Ti-O化合物制备TiO2薄膜热处理及透射率研究

采用离子束辅助蒸发,以TiO2,Ti3O5,Ti2O3为膜料,制备了具有良好光学透射性的TiO2薄膜.结果分析表明,所制备出的TiO2薄膜均为非晶态结构,退火后薄膜发生晶化均具有明显的(101)择优取向;晶化的程度和退火温度的高低有关;退火处理之后以TiO2,Ti3O5为膜料制备的薄膜透射率下降,而以Ti2O3为膜料的上升;膜料不同对氧的需求量不同:以TiO2,Ti3O5为膜料制备薄膜所需氧量,远小于以Ti2O3为膜料所需氧量,氧流量过多降低了薄膜的透射性能,且随氧流量的不同,薄膜的透射率曲线均发生偏移,膜料不同偏移度也不同.     

(1-x)TiO_2-xTa_2O_5薄膜的光学性能研究

TiO2-Ta2O5薄膜是较新颖的光学薄膜,由均匀混合的两种化合物薄膜材料作为膜料研制而成,本文采用离子辅助蒸发的方法,以不同配比的Ta2O5和TiO2混合物为初始膜料在K9玻璃上制备了TiO2-Ta2O5混合薄膜,并对其光学性能进行研究.实验结果表明,TiO2-Ta2O5薄膜在可见光范围内有较高的透射率,消光系数在10-3～10-4数量级,折射率在1.80～2.07范围内变化(550nm),是理想的光学镀膜材料.随着Ta2O5含量从0增加到20%,光学带隙从3.266eV单调增加到3.417eV,并用Kayanuma提出的模型解释了透射谱中吸收边的漂移现象.     

氧化钽薄膜表面形貌和光学性能的研究

本文采用电子束蒸发配以Kaufman离子源产生的氧离子辅助沉积了Ta2O5薄膜,用原子力显微镜（AFM）表征了薄膜的表面形貌、表面粗糙度,探讨了Ta2O5薄膜在此工艺下的表面质量.用分光光度计测试了不同厚度下薄膜的透射率,计算出了其折射率.实验及分析结果表明：所制备的Ta2O5薄膜表面平整度高,是弱吸收薄膜,随薄膜厚度的增加短波截止波长向长波方向略有漂移;折射率随膜厚的变化不大,此制备工艺的可重复性强,制备薄膜性能稳定;薄膜表面粗糙度随膜厚的增加而增加,但是增加不大,所制备Ta2O5薄膜是理想光学薄膜;离子束的加入,使得薄膜表明形貌变化更加复杂,打破了热蒸发制备薄膜的柱状生长模式.     

（1-x）TiO2-xTa2O5薄膜的光学性能研究

TiO2-xTa2O5薄膜是较新颖的光学薄膜,由均匀混合的两种化合物薄膜材料作为膜料研制而成,本文采用离子辅助蒸发的方法,以不同配比的Ta2O5和TiO2混合物为初始膜料在K9玻璃上制备了TiO2-xTa2O5混合薄膜,并对其光学性能进行研究。实验结果表明,TiO2-Ta2O5薄膜在可见光范围内有较高的透射率,消光系数在10-3～10．4数量级,折射率在1．80～2．07范围内变化（550nm）,是理想的光学镀膜材料。随着Ta2O5含量从0增加到20％,光学带隙从3．266eV单调增加到3．417eV,并用Kayanuma提出的模型解释了透射谱中吸收边的漂移现象。     

基于平板夹具的电子束蒸发沉积薄膜中的挖坑效应分析

电阻加热具有比较好的加热均匀性,可以认为对于非升华性材料,具有比较理想的平面源发射特性n=1.而电子束加热时,通常n=2～3,甚至可以为6,发射特性参数的范围大,没有取值指导理论或规律,具有很大的小确定性,这对分析薄膜均匀性非常不利于采用细分蒸发源为无数个小的面蒸发源的思想,建立了镀膜材料出现挖坑效应时薄膜厚度均匀性的分析模型.分析结果表明电子束蒸发方法很难获得理想的平而蒸发源,不同程度的挖坑效应将使得n值不同程度地偏离n=1,挖坑效应越明显,n值越大.可以从镀膜机结构设计及薄膜沉积工艺选取两方而着手,降低挖坑效应带来的影响.该研究对认识燕发源材料发射特性的物理含义具有重要意义,对实验工作同样具有指导性意义.