氟-氧化物复合薄膜的特性研究
发布时间：2021-04-05 10:27
以SiO2、TiO2、YF3为单组分材料分别制备了SiO2/YF3、TiO2/YF3复合薄膜,探究复合后膜层的光学、力学以及抗激光损伤性能的变化情况.采用双源共蒸技术,通过控制膜料蒸发时的沉积速率制备了混合摩尔比为1∶1的两种氟氧化物复合薄膜,对复合膜层的折射率、消光系数、透射特性、表面形貌、粗糙度进行了测量,并研究了其抗激光损伤性能.结果表明:SiO2/YF3、TiO2/YF3复合膜层的折射率分别为1.478 7和1.864 6（波长550 nm）,介于单组分材料之间（YF3为1.493 6、SiO2为1.465 1、TiO2为2.048 3）,且均呈现正常色散分布;ZYGO干涉测量的结果显示,SiO2/YF3膜层的应力值为1.9 GPa...
【文章来源】：光子学报. 2020,49(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
单组分膜层和复合薄膜的AFM图
可以看出，在可见至红外波段范围内，折射率走向呈平稳下降态，薄膜样品的折射率和消光系数均随波长的增加逐渐变小并趋于稳定，符合正常的色散趋势.图1(a）中，在波长550 nm处，SiO2/YF3、TiO2/YF3复合薄膜的折射率分别1.478 7和1.864 6.SiO2和YF3同为低折射率材料，复合之后的SiO2/YF3的折射率仍介于单组份的SiO2和YF3之间，TiO2/YF3复合薄膜的折射率则介于高折射率TiO2和低折射率YF3之间.由图1(b）可知，样片的消光系数均匀且稳定，SiO2、YF3、TiO2膜层均属于弱吸收薄膜，对于弱吸收薄膜，其消光系数可表示为k=αλ/4π[20]，其中，k为薄膜的消光系数，α为薄膜的吸收系数，从该式中可以看出薄膜的吸收与消光系数成正比，所以可以用消光系数来反应薄膜的吸收情况，由此能够说明氟氧化物的复合薄膜吸收较小.图2分别为在石英基底上通过分光光度计实际测量以及理论模拟得到的薄膜的透过率光谱曲线.
图2分别为在石英基底上通过分光光度计实际测量以及理论模拟得到的薄膜的透过率光谱曲线.图2(a）中，在石英基底上沉积的SiO2和YF3薄膜从紫外280 nm跨度可见到近红外表现出较高的透射率，到短波紫外区域之后，膜层的本征吸收造成透射率急剧降低，SiO2/YF3与单一SiO2、YF3薄膜的透射光谱呈现出高度的一致性，较低的折射率使得石英基底上膜层的增透效果较为优良.TiO2薄膜透射率在380 nm到近红外高，紫外区迅速降为0,TiO2/YF3的光谱曲线走向与TiO2薄膜较为相似，均出现了由薄膜干涉造成的峰谷，但复合膜层的透过率整体较高，这是因为复合YF3之后，折射率低于单一TiO2材料.对比图2(b）图中用TFC模拟了氧化物和氟化物在混合材料比为1∶1情形下SiO2/YF3、TiO2/YF3复合膜层的透过率曲线，能够看出复合薄膜实际测量的透过率曲线与理论模拟的结果非常接近.考虑到TFC软件中对于材料的吸收忽略不计，而实测曲线呈现出材料的紫外吸收截止限，理论上认为二者相似是合理的，则共蒸得到复合膜层的透射率测量结果较为准确.
【参考文献】：
期刊论文
[1]双源共蒸技术制备MgF2/ZnS复合薄膜的特性[J]. 徐均琪,师云云,李候俊,苏俊宏. 表面技术. 2019(02)
[2]HfO2-SiO2混合膜力学性能[J]. 卜笑庆,张锦龙,潘峰,刘华松,樊荣伟. 红外与激光工程. 2018(09)
[3]SiO2/聚四氟乙烯复合薄膜的制备及力学性能[J]. 张瑶,陈蓉,郭少云. 复合材料学报. 2019(03)
硕士论文
[1]光学薄膜应力的分布与控制研究[D]. 高春雪.东南大学 2015
本文编号：3119462
【文章来源】：光子学报. 2020,49(08)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
单组分膜层和复合薄膜的AFM图
可以看出，在可见至红外波段范围内，折射率走向呈平稳下降态，薄膜样品的折射率和消光系数均随波长的增加逐渐变小并趋于稳定，符合正常的色散趋势.图1(a）中，在波长550 nm处，SiO2/YF3、TiO2/YF3复合薄膜的折射率分别1.478 7和1.864 6.SiO2和YF3同为低折射率材料，复合之后的SiO2/YF3的折射率仍介于单组份的SiO2和YF3之间，TiO2/YF3复合薄膜的折射率则介于高折射率TiO2和低折射率YF3之间.由图1(b）可知，样片的消光系数均匀且稳定，SiO2、YF3、TiO2膜层均属于弱吸收薄膜，对于弱吸收薄膜，其消光系数可表示为k=αλ/4π[20]，其中，k为薄膜的消光系数，α为薄膜的吸收系数，从该式中可以看出薄膜的吸收与消光系数成正比，所以可以用消光系数来反应薄膜的吸收情况，由此能够说明氟氧化物的复合薄膜吸收较小.图2分别为在石英基底上通过分光光度计实际测量以及理论模拟得到的薄膜的透过率光谱曲线.
图2分别为在石英基底上通过分光光度计实际测量以及理论模拟得到的薄膜的透过率光谱曲线.图2(a）中，在石英基底上沉积的SiO2和YF3薄膜从紫外280 nm跨度可见到近红外表现出较高的透射率，到短波紫外区域之后，膜层的本征吸收造成透射率急剧降低，SiO2/YF3与单一SiO2、YF3薄膜的透射光谱呈现出高度的一致性，较低的折射率使得石英基底上膜层的增透效果较为优良.TiO2薄膜透射率在380 nm到近红外高，紫外区迅速降为0,TiO2/YF3的光谱曲线走向与TiO2薄膜较为相似，均出现了由薄膜干涉造成的峰谷，但复合膜层的透过率整体较高，这是因为复合YF3之后，折射率低于单一TiO2材料.对比图2(b）图中用TFC模拟了氧化物和氟化物在混合材料比为1∶1情形下SiO2/YF3、TiO2/YF3复合膜层的透过率曲线，能够看出复合薄膜实际测量的透过率曲线与理论模拟的结果非常接近.考虑到TFC软件中对于材料的吸收忽略不计，而实测曲线呈现出材料的紫外吸收截止限，理论上认为二者相似是合理的，则共蒸得到复合膜层的透射率测量结果较为准确.
【参考文献】：
期刊论文
[1]双源共蒸技术制备MgF2/ZnS复合薄膜的特性[J]. 徐均琪,师云云,李候俊,苏俊宏. 表面技术. 2019(02)
[2]HfO2-SiO2混合膜力学性能[J]. 卜笑庆,张锦龙,潘峰,刘华松,樊荣伟. 红外与激光工程. 2018(09)
[3]SiO2/聚四氟乙烯复合薄膜的制备及力学性能[J]. 张瑶,陈蓉,郭少云. 复合材料学报. 2019(03)
硕士论文
[1]光学薄膜应力的分布与控制研究[D]. 高春雪.东南大学 2015
本文编号：3119462
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3119462.html
