等离子体源参数对氧化物薄膜的影响及褶皱滤光片的设计
发布时间：2020-10-18 15:17
褶皱滤光膜是基于非均匀膜层设计的截止滤光片,能够克服高、低折射率膜层分界面之间的跃变,有效降低高级次反射带并完全抑制在设计中采用大折射率对比度结构的二次谐波,在激光防护、光谱分析等领域具有重要作用。但是自然界中没有任何材料在相同波段的折射率是连续变化的,导致褶皱滤光片的制备十分困难,因此探究非均匀膜层的制备方法具有重要意义。本课题通过调整非接触式射频加热结构的空心阴极等离子体源参数,控制TiO_2薄膜的折射率,对制备的TiO_2薄膜的光学特性及结构进行研究。利用X射线衍射仪对薄膜晶体结构进行表征,分析TiO_2薄膜的晶体形态,选择Stephen K.O'Leary、S.R.Johnson和P.K.Lim(OJL)模型和Kramers-Kronig Relationship(K-K关系)拟合薄膜的光学常数并应用Clausius-Mosstti定律计算薄膜密度;通过调整等离子体源参数增大薄膜致密度,改变TiO_2薄膜折射率,薄膜逐渐由无定形的非晶结构转变为非晶体与晶体的混合结构,由此表明TiO_2薄膜的光学常数与等离子体源参数存在密切的线性关系。利用SEM观察到TiO_2薄膜柱状体变小,生长结构更为致密,膜层密度由0.51增加至0.65,膜层表面更平滑,证明了等离子体源功率的增加能够有效改善薄膜表面形貌。基于褶皱膜系设计理论,选取TiO_2的折射率范围为2.00~2.42,通过Mathcad软件进行编程计算TiO_2层膜的折射率分布曲线,并完成褶皱滤光膜的设计。通过实验制备了符合光谱要求的类褶皱滤光片,从而充分证明采用新型等离子体源辅助沉积可以实现渐变折射率膜层的制备。
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O484.41;TH74
【部分图文】：
图 1.1 离子源辅助沉积示意图术应用广泛，电子束热蒸发法、溅射法以及化能。而可供使用的离子源种类繁多，常用的包括源等，如表 1.1 所示。表 1.1 离子源性能对比子能量 离子密度 束流 发射低 大 高 大高 小 取决于能量 小高 大 小 大辅助沉积技术的广泛发展，制备的薄膜性能越辅助电子束沉积，改善光学薄膜的性能，获得渐状Jacobson 就提出如果简单地使折射率在垂直于
薄膜的性能主要受薄膜本身结构组成的影响，不同的生长方式会生成不性能的薄膜。本章介绍了薄膜生长结构，作为后续分析薄膜晶体生长结构从电磁理论出发，推导单层膜及多层膜的特征矩阵，作为探究褶皱滤光膜系设计的基础。同时采用 OJL 模型和 K-K 关系，对薄膜的光学常数进行计膜生长理论的成膜过程可以分为以下几个阶段：（1）表面吸附；（2）表面扩散；（3）；（4）成核；（5）微观结构形成；（6）块状生长；（7）成膜。生长过程中作用的影响，薄膜生长可以归结为3类，分别是 Volmer-Weber型、Frank-V和 Stranski-Krastanov 型[32]。Volmer-Weber 型mer-Weber 模型阐明了薄膜岛状生长模式，如图 2.1 所示。当薄膜材料和基性差时，膜料原子首先趋向于相互结合。该模型大多适用于金属材料在生长。对于膜层和基板来说，如果沉积时基底温度足够高，沉积原子具有动，则薄膜的生长模式为岛状生长模式。
图 2.3 Stranski-Krastanov 型，薄膜的性能同样与沉积条件有关，采用电子束蒸发法制备的薄膜普遍，柱状填充也是决定薄膜性能的关键。柱体之间有明显的分界面，如图 2图 2.4 薄膜结构区域模型[33]表明，电子束蒸发法沉积的薄膜结构较为松散，柱状体之间存在大量空隙
【参考文献】
本文编号：2846471
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O484.41;TH74
【部分图文】：
图 1.1 离子源辅助沉积示意图术应用广泛，电子束热蒸发法、溅射法以及化能。而可供使用的离子源种类繁多，常用的包括源等，如表 1.1 所示。表 1.1 离子源性能对比子能量 离子密度 束流 发射低 大 高 大高 小 取决于能量 小高 大 小 大辅助沉积技术的广泛发展，制备的薄膜性能越辅助电子束沉积，改善光学薄膜的性能，获得渐状Jacobson 就提出如果简单地使折射率在垂直于
薄膜的性能主要受薄膜本身结构组成的影响，不同的生长方式会生成不性能的薄膜。本章介绍了薄膜生长结构，作为后续分析薄膜晶体生长结构从电磁理论出发，推导单层膜及多层膜的特征矩阵，作为探究褶皱滤光膜系设计的基础。同时采用 OJL 模型和 K-K 关系，对薄膜的光学常数进行计膜生长理论的成膜过程可以分为以下几个阶段：（1）表面吸附；（2）表面扩散；（3）；（4）成核；（5）微观结构形成；（6）块状生长；（7）成膜。生长过程中作用的影响，薄膜生长可以归结为3类，分别是 Volmer-Weber型、Frank-V和 Stranski-Krastanov 型[32]。Volmer-Weber 型mer-Weber 模型阐明了薄膜岛状生长模式，如图 2.1 所示。当薄膜材料和基性差时，膜料原子首先趋向于相互结合。该模型大多适用于金属材料在生长。对于膜层和基板来说，如果沉积时基底温度足够高，沉积原子具有动，则薄膜的生长模式为岛状生长模式。
图 2.3 Stranski-Krastanov 型，薄膜的性能同样与沉积条件有关，采用电子束蒸发法制备的薄膜普遍，柱状填充也是决定薄膜性能的关键。柱体之间有明显的分界面，如图 2图 2.4 薄膜结构区域模型[33]表明，电子束蒸发法沉积的薄膜结构较为松散，柱状体之间存在大量空隙
【参考文献】
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本文编号：2846471
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