介质单层膜光学特性及多层膜表面缺陷的研究

摘要

介质薄膜材料在光学、电子学等领域有着广泛的应用，Ta<,2>O<,5>薄膜材料更是其中一个热点。Ta<,2>O<,5>广泛应用于各种光学薄膜，如光学平板显示、光纤通信、分析仪器用滤光片等。 本文对Ta<,2>O<,5>单层介质膜光学特性以及由TiO<,2>/SiO<,2>组成的多层膜的表面缺陷作了较深入的研究。采用正交实验法，得到了Ta<,2>O<,5>光学薄膜的最佳工艺参数。若要在近紫外区获得透射率高的Ta<,2>O<,5>薄膜，最佳工艺参数为基片温度250℃、沉积速率5A/s、离子源氧气流量为14sccm；而在近红外区为基片不加烘烤、沉积速率5 A/s或者7 A/s、离子源氧气流量为18sccm。工艺参数对薄膜光学性能影响、的主次为：基片温度，离子源氧气流量，沉积速率。 采甩分光光度计、原子力显微镜等系统地研究了基片温度、薄膜厚度等对薄膜光学性能、微观结构性能的影响。结果表明：基片温度越高，薄膜折射率越高。基片温度的提高对降低Ta<,2>O<,5>薄膜的表面粗糙度具有显著的效果。随着膜层厚度的增加，薄膜透射率极大值呈下降趋势，这表明膜层中吸收增加，但此时拆射率变化不大。此外，厚度增加，薄膜均方根粗糙度增加。这是由于不同基片温度下膜层生长模式不同造成的。采用光电子能谱(XPS)分析技术对薄膜的化学成分进行分析，薄膜的化学成分为Ta<,2>O<,5>、TaO<,x>(1O<,5>薄膜的制备以及介质薄膜光学特性研究具有重要的参考价值；对多层膜表面缺陷的类型、成因进行了深入研究分析，对于多层膜的应用研究及其实际生产具有重要的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1介质薄膜材料的特性

1.1.1高透明性

1.1.2吸收和散射

1.1.3折射率

1.1.4薄膜材料的机械性质

1.1.5薄膜的抗激光损伤

1.2光学薄膜的应用研究进展

1.2.1软X射线膜

1.2.2红外截止滤光片（Infrared Cut Off Filter ,IR Filter）

1.2.3合色棱镜X-cube

1.2.4色轮(Color Wheel)

1.2.5光纤通信用光学薄膜

1.2.6建筑用光学薄膜

1.3 Ta2O5薄膜的应用研究现状

1.4本论文研究的目的和内容

第2章 介质光学薄膜的制备

2.1试验仪器与设备

2.1.1 ZZS700—6/G型箱式真空镀膜机

2.1.2真空的获得与测量

2.1.3电子枪

2.1.4离子源

2.2 Ta2O5单层膜试验

2.2.1正交试验

2.2.2正交试验结果

2.2.3透射光谱

2.3红外截止滤光片的制备

第3章 Ta2O5薄膜性能测试及表征

3.1 Ta2O5薄膜的光学特性

3.1.1薄膜光学常数的确定方法

3.1.2基片温度对薄膜光学常数的影响

3.1.3薄膜厚度对薄膜光学性能的影响

3.2 Ta2O5薄膜的AFM研究

3.2.1 AFM原理

3.2.2基片温度对Ta2O5薄膜微观结构的影响

3.2.3薄膜厚度对Ta2O5薄膜微观结构的影响

3.3 Ta2O5薄膜的光电子能谱分析

3.3.1 X射线光电子能谱分析技术

3.3.2 Ta2O5薄膜的XPS研究

第4章 红外截止滤光片表面缺陷研究

4.1红外截止滤光片透射光谱

4.2扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)技术

4.3红外截止滤光片表面缺陷的研究

4.3.1红外截止滤光片黑点分析

4.3.2红外截止滤光片亮点分析

第5章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文