Ag薄膜表面粗糙度的研究

摘要

Ag薄膜由于其优良的光电性质及广泛的应用前景而备受科研工作者的关注。近几年，纳米金属Ag材料的表面等离子体激元(SPP)由于其独特的光学特性，更是成为了当前的重要研究课题。
　　传统的光学成像因受衍射极限的存在的限制，导致光学成像分辨率最大只能达到入射光波长的二分之一。为了突破衍射极限从而实现超衍射光学成像，国内外科研工作者提出了超透镜器件来实现这一目标。而作为超透镜器件重要组成部分的Ag薄膜也成为众多学者研究的对象。实现超透镜器件，需要解决好几项关键技术，透镜器件重要组成部分的Ag薄膜表面粗糙度就是其中之一。本文以此为研究对象，研究制备工艺对Ag膜表面粗糙度的影响及理论模拟Ag膜表面粗糙度对透镜器件成像的影响。
　　研究的主要内容和结果如下:
　　1.运用理论仿真模拟软件，研究Ag膜表面粗糙度在超透镜器件中的作用和影响。发现随着银层的粗糙度的增加，成像质量的对比度逐渐降低;当RMS等于零（理想情况）时，其成像质量的对比度为0.93，当RMS增加到2.6 nm时，成像质量的对比度降到0.6。
　　2.采用蒸发法和磁控溅射两种方法制备了Ag薄膜，系统研究了Ag薄膜的表面形貌性质。为改进超透镜器件中Ag薄膜表面粗糙度提供了依据。
　　3.研究在磁控溅射制备的Ag膜，溅射功率和溅射压强对Ag膜沉积速率和表面粗糙度影响。发现用磁控溅射方法改变工艺参数，RMS可从5.0 nm减小到1.1nm。在相同溅射功率下，溅射气压从1.0 Pa升到3.0 Pa，Ag膜沉积速率和表面粗糙度随溅射气压增大呈减小趋势。
　　4.研究在电阻蒸发条件下，加入Cu种子层对Ag膜表面粗糙度、粒径大小和Sk和Ku等参数的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．2 Ag膜的表面等离子体(SPP)效应

1．1．3 突破衍射极限的技术——超分辨技术

1．1．4 Ag膜的表面等离子体(SPP)效应——超透镜

1．2 Ag膜表面研究的国内外现状分析

1．3 薄膜制备方法

1．3．1 磁控溅射

1．3．2 电阻蒸发

1．3．2 电子束蒸发

1．4 薄膜表征

1．4．1 薄膜表面形貌

1．4．2 薄膜厚度测量

1．4．3 薄膜光学性质

1．5 本论文主要研究内容及创新点

2 理论模拟Ag层粗糙度对超分辨光刻成像的影响

引言

2．1 超分辨结构模型

2．2 数值模拟结果

2．2．1 银粗糙度对成像质量对比度的影响

2．2．2 银粗糙度对成像质量电场强度分布的影响

3 磁控溅射制备Ag膜及其性质的研究

3．1 磁控溅射制备Ag膜

3．1．1 基片清洗

3．1．2 实验过程

3．2 Ag薄膜表征

3．2．1 Ag薄膜厚度测量

3．2．2 Ag薄膜表面形貌及粗糙度

3．3 结果分析

3．3．1 溅射气压对薄膜沉积速率的影响

3．3．2 溅射功率对薄膜沉积速率的影响

3．3．3 溅射气压对薄膜表面形貌及粗糙度的影响

3．3．4 溅射功率对薄膜表面形貌及粗糙度的影响

3．4 本章小结

4 加入种子层(Cu)制备的Ag膜

4．1 引言

4．2 真空蒸发制备Ag膜和Gu：Ag膜

4．3 薄膜表面形貌

4．4 结果与讨论

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文工作总结

5．2 展望

参考文献

致谢

在校期间的科研成果