介质单层膜光学特性及多层膜表面缺陷的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要分质薄膜材料在光学、电子学等领域有着广泛的应用，．I．a2仉薄膜材料更是其中一个热点。Ta205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Ta205单层介质膜光学特性以及由Ti02／Si02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TazOs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Ta20，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14scorn；而在近红外区为基片不加烘烤、沉积速率5A，s或者7A，s、

2、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。采用分光光度计、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Ta20，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，但此时折射率变化不大。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

3、析，薄膜的化学成分为Ta20s、TaO,(1a砣．5)、TaO，各自相对含量比为52．5：43．9：3．7；薄膜中O厂l阻原子比为2．69。采用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析技术对红外截止滤光片表面的缺陷进行研究。成功观测到红外截止滤光片表面的缺陷各种类型，主要为：凹坑、节瘤、杂质缺陷等。其中凹坑是红外截止滤光片实际生产过程中黑点不良的主要原因．而膜层表面所形成的粒度分布为2～1吮m的节瘤、针孔、凹坑，以及镀膜前基片和镀膜过程中、结束后所形成的杂质缺陷是红外截止滤光片的亮点形成的主要原因。黑点实质多为膜层表面孔洞，来源于

4、镀膜前基片表面残留异物的污染，在镀膜过程中发生脱落形成：亮点的形成多为镀膜前或镀膜过程中种子的存在所导致形成的包裹物缺陷，以及镀膜后膜层表面异物的污染。本文对于Ta205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．关键词：介质膜、n205、光学性能、形貌、表面缺陷武汉理工大学硕士学位论文AbstractDielectricmaterialsarecomprehensivelyappliedinopticsandelec

5、tries，especiallyfortantalumoxides(Ta20s)．Asoncofthemostimportantdielectricmaterials,Ta20sthinfilmsarewidelyusedinthinfilmflatdisplays,cameras,opticalcommunicationdevices，analyticalinstrumentsandSOon．Inthisthesis，wemailyfocusedontheopticalpropertiesofTa202singklayers

6、andthemicrodefectsofinfaredCUtofffilter(取forshort)whichpreparedbytaking"1302andSi02ashighandlowrefi'activeindexmaterials．Theoptimizeddepositionparametershavebeenobtainedbyorthogonalexperiments，whichrevealthatthebestopticalpropertieswillbeachievedinthenear-ultrav／ole

7、twavelengthregionunderthecondition：substratetemperature250"C，depositionrate5～s，oxygenflow14sccm；whileinthenem'-infaredwavelengthregion：substratenobaked,depositionrate5k／s(or7k／s)，oxygenflow18sccm．TheinfluenceofsubstratetempcratureandfilmtllicknessnOtheopticalandstru

8、cturepropertiesofTa202thinfilmshasbeeninvestigatedbyspectrophotometerandatomjcforcemicroscopy(A丹田．Resultsshowthat：therefractiveindexincrea