ZnS/YbF3薄膜的制备及其性能研究

摘要

薄膜应力对薄膜的光学性能、机械性能以及抗激光损伤等特性都有重要影响。为了减小和改变红外薄膜的应力，本论文开展了ZnS、YbF3制备工艺与薄膜应力关系以及后期退火处理对薄膜应力影响的研究。
　　本文首先利用热蒸发的方法，在单面抛光的单晶硅(Si)基底上，在不同离子源功率的情况下制备ZnS单层薄膜。用干涉仪、椭偏仪、分光光度计、X射线衍射仪(XRD)和原子力扫描电镜(AFM)分别对ZnS薄膜的面形、光学常数、晶体结构、表面形貌进行测量，并且计算应力的大小。分析结果:ZnS薄膜受压应力作用，离子源辅助沉积会使其应力增加，薄膜晶粒大小更加均匀和致密，折射率也更高。在28.5度附近存在明显的ZnS(111)衍射峰，离子源辅助沉积使择优取向更加显著。综合分析:离子源功率为360W，薄膜性能最佳。然后在离子源功率为360W时，探究薄膜厚度对应力的影响。并对其晶体结构、光学常数、表面形貌和应力进行了表征。发现单层膜的应力随厚度的增加而增大，到达一定厚度便转而减小。最后制备3个功率为360W，厚度为1微米的ZnS薄膜，在300℃、400℃和500℃下分别对3个样品进行退火处理，比较它们的晶体结构、光学常数、表面形貌和应力变化。
　　然后制备了YbF3单层膜，结果显示YbF3受张应力作用，离子源辅助沉积会使其应力减小，折射率增加，粗糙度减小。用X射线衍射发现YbF3并没有衍射峰，为非晶态。离子源功率为360W时，YbF3薄膜应力随厚度的增加先增大后减小。
　　最后，制备了不同的ZnS/YbF3薄膜，分别探究多层膜的应力性质和光学性质。并且进行了退火处理，用分光光度计测量了退火后的光谱曲线。

目录

声明

摘要

引言

1．1 研究背景

1．1．1 镀膜方法

1．1．2 镀膜材料

1．2 薄膜应力与研究意义

1．3 研究现状

1．3．1 离子束辅助技术

1．3．2 薄膜厚度

1．3．3 热处理

1．4 本论文安排

2．实验部分

2．1 实验材料

2．2 实验仪器及检测仪器

2．2．1 实验仪器

2．2．2 测试仪器

2．3 实验参数及步骤

3．ZnS薄膜性能表征

3．1 离子源功率对ZnS薄膜性能的影响

3．1．1 XRD表征

3．1．2 ZnS薄膜的表面形貌

3．1．3 光学性能分析

3．1．4 应力分析

3．2 ZnS薄膜厚度对其性能的影响

3．2．1 物相分析

3．2．2 光学性能分析

3．2．3 应力随厚度的演变

3．3 退火处理

3．3．1 退火对物相结构的影响

3．3．2 光学特性分析

3．3．3 应力分析

3．4 小结

4 YbF3薄膜性能表征

4．1 离子源功率对YbF3性能的影响

4．1．1 XRD表征

4．1．2 YbF3薄膜的表面形貌

4．1．3 离子源对光学性能的影响

4．1．4 YbF3薄膜应力

4．2 YbF3薄膜厚度对性能的影响

4．2．1 厚度对光学性能的影响

4．2．2 应力随厚度的演变

4．3 YbF3薄膜的退火处理

4．4 小结

5 ZnS／YbF3多层薄膜的制备

5．1 多层膜的应力

5．2 多层膜退火

5．3 展望

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢