SiO_xN_y光学薄膜折射率渐变特性研究

发布时间：2020-08-19 13:58

【摘要】：SiO_xN_y是一种重要的光学薄膜材料,其折射率变化范围是1.46~1.97,介于二氧化硅及氮化硅薄膜的折射率之间。SiO_xN_y材料广泛应用于光学薄膜的制备。本文研究了SiO_xN_y薄膜中x,y变化与折射率之间的关系,获得折射率与N、O元素含量之间的关系;通过实验探究了SiO_xN_y渐变折射率薄膜界面“消失”的评判标准;根据SiO_xN_y薄膜x,y变化与折射率之间的规律,结合PECVD技术,对非线性SiO_xN_y薄膜的制备工艺进行了探究。得到如下研究结果:(1)根据MS软件对SiO_xN_y材料仿真计算,结果表明:随着O元素含量的增加,SiO_xN_y薄膜的折射率逐渐降低;随着N元素含量的增加,SiO_xN_y薄膜的折射率逐渐增加,SiO_xN_y薄膜的折射率在1.46~1.97之间变化。采用PECVD技术进行实验验证,结果表明:SiO_xN_y薄膜折射率的工艺实验与理论仿真实验变化趋势一致。(2)SiO_xN_y渐变折射率薄膜界面“消失”的评判标准取决于工程应用对象的制造精度,采用PECVD技术制备薄膜的Δn不大于0.003。(3)采用梯度法和坡度法对非线性渐变折射率薄膜的制备工艺进行了探索。实验结果表明,采用连续变换反应气体比例方法制备坡度渐变折射率薄膜工艺是可行的,薄膜透过率与设计曲线的吻合度取决于气体比例切换点的选择。薄膜的透过率曲线随梯度层数的增加而增加,透过波段也有所展宽。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2
【图文】：

技术路线图,技术路线,课题,研究方案

2 研究方案2 研究方案2.1 研究方案及技术路线本课题采用仿真实验与工艺实验相结合的研究方案，采用 MS 软件的 CASTEP 模块对 SiOxNy薄膜进行仿真，以探明 SiOxNy薄膜 x，y 变化与折射率之间的规律；通过工艺实验研究及测试分析的方法探究 SiOxNy渐变折射率薄膜界面“消失”的评判标准，并结合PECVD 技术探索非线性 SiOxNy薄膜的制造工艺。本文采用的技术路线如图 2.1 所示：

对话框,等离子体化学气相沉积,实物,设备

D 技术通过梯度法和坡度法，探索非线性 SiOx膜科学的发展，目前，制备光学薄膜方法有化学。通过不同的光学薄膜制备技术，采用不同的制，以满足实际设计与应用需要。京创世威纳公司生产的 PECVD-1201 型等离子仪器采用工控机控制、触摸显示屏操作，实现真于 windows 的对话框，可以在对话框中输入需积过程程。系统可以将用户的成熟工艺方便地储标准工艺数据库，用户可以通过工艺名从工艺数

示意图,椭偏仪,实物,光学常数

2 研究方案性的检测方法。和光学常数对薄膜的力学性能、电磁性能、光学性能等有很的制备过程中需要精确的检测薄膜的厚度和光学常数。目前椭偏法，测量薄膜厚度和光学常数最精确，且不会对薄膜造成的薄膜光学特性测量方法。本课题采用美国 J.A.WOOLLAM度宽光谱椭偏仪，测试单层薄膜的折射率、厚度及消光系数源、起偏器、检偏器、接收器及计算机等部分姐成。M-200示意图，分别如图 2.3 和图 2.4 所示。其测试光谱范围为 25测量误差为△、Ψ≤ ±0.2°，重复性为△、Ψ≤ ±0.05°/3 小时，

【参考文献】