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离子束技术在超低损耗薄膜中的应用

刘政  
【摘要】: 超低损耗薄膜在光学仪器中得到了越来越广泛的应用。离子束辅助沉积技术是在真空镀膜的基础上发展起来的,克服了传统热蒸发技术存在的缺点,成本低廉。在光学薄膜的制备中发挥着越来越重要的作用,应用于薄膜制备过程中的各个方面。因此,研究离子束辅助沉积对于薄膜的损耗的影响具有很好的应用前景。 本文基于单层膜的矩阵,利用菲涅耳公式从理论上推导了光波垂直入射时薄膜的吸收损耗和散射损耗理论公式;制备了不同离子参数辅助下的单层薄膜,研究离子参数(离子能量和束流密度)对于薄膜损耗的影响。 研究结果表明,HfO_2、SiO_2、Ta_2O_5薄膜的折射率随离子能量和束流密度的增加而增加;HfO_2、SiO_2薄膜的消光系数随离子能量和束流密度的增加出现了减小,再增大,再减小,再增大的变化,即薄膜吸收损耗是一个反复变化的过程;薄膜的表面形貌分析显示,离子能量和束流密度的增加改善了薄膜表面的粗糙度,但是这种改善是轻微的;与传统热蒸发技术相比,离子辅助技术大大降低了薄膜的损耗,低离子能量高束流密度有利于沉积高质量的薄膜;HfO_2与SiO_2薄膜的实验结果相比, SiO_2薄膜的折射率、消光系数对于离子能量和束流密度的变化不敏感,这是由材料的差异造成的,所以不同的材料有不同的离子辅助最佳工艺,不能一视同仁,应该区别对待;XRD图谱显示,制备出的HfO_2、SiO_2、Ta_2O_5薄膜具有典型的无定形非晶结构;从XPS图谱可知,薄膜的化学计量比十分接近理论值。 在单层膜的基础上设计、制备了1064nm双层增透膜,对其损耗的研究验证了对单层膜损耗分析的正确性。


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1 刘政;离子束技术在超低损耗薄膜中的应用[D];西安工业大学;2007年
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