论文题目: 介质薄膜膜基体系力学光学特性研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学
作者: 王成
导师: 钱龙生
关键词: 光学薄膜,应力,光谱退化,热处理,应力测量
文献来源: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 薄膜在光学领域和半导体领域中扮演的角色日益重要,因此对薄膜的质量提出了更高的要求。研究薄膜应力对薄膜性能的影响,特别是DWDM 亚纳米带宽的窄带滤光片中的薄膜应力作用,能够从根本上提高薄膜性能,使超窄带滤光片的制作成为可能。本文系统地分析了薄膜的形成过程、应力模型和应力对薄膜成核的影响,薄膜应力和热处理对介质薄膜光谱的影响;总结了薄膜应力的测量方法。通过理论分析和实验研究得出如下结论:应力作用下,多层薄膜不均匀的膜厚变化是薄膜光谱退化的主要原因;基片的弯曲导致光线入射角度产生偏差,此角度偏差使波长测量不准,插损增加;热处理可以使介质薄膜应力减小,在热处理能量低于亚稳态薄膜的激活能时只有热应力改变,波长变化量与热处理温度成线性关系,热处理能量较高时,热应力和本征应力同时改变,进而波长的改变与时间有关;热处理是基片减薄引起光谱变化的逆过程,给出了相应的理论关系式,处理温度得当可以使光谱复原,但温度较高处理后,光谱一样可以退化,这也是薄膜厚度不均匀增加的结果,给出了为减小薄膜应力选择制备参数的关系式,并认为薄膜热处理也是减小其应力的主要手段之一;在薄膜应力测量方法的分析中,将测量方法进行了分类,给出了各测量方法的优缺点。
论文目录:
第一章 概述
1.1 薄膜研究概述
1.2 介质薄膜在光通信中的应用
1.2.1 介质薄膜滤光片型 WDM 器件
1.3 薄膜应力研究回顾
1.4 本文的主要工作
第二章 薄膜形成和薄膜结构
2.1 薄膜生长过程概述
2.2 薄膜的形核理论
2.2.1 形核过程
2.2.2 沉积原子的寿命
2.2.3 形核理论与临界岛尺寸
2.2.4 连续薄膜形成
2.2.5 动力学稳定性分析――应力对岛的影响
2.3 薄膜应力模型
2.3.1 薄膜张应力模型
2.3.2 压缩应力形成模型
2.4 薄膜中的应力计算
2.5 薄膜结构的光学特性计算
2.6 本章小结
第三章 应力对薄膜光谱特性的影响
3.1 应力对多层薄膜滤光片光谱特性的影响
3.1.1 多层结构的应力和形变分析
3.1.2 薄膜应力对多层滤光片薄膜光谱特性影响的宏观分析
3.2 薄膜应力使薄膜厚度不均匀变化的实验研究
3.2.1 样品制备
3.2.2 实验研究和结果
3.3 应力使基片弯曲对光谱的影响
3.3.1 应力产生入射角偏差和对光谱影响的理论分析
3.3.2 小片样品透镜效应的耦合问题
3.3.3 实验研究
3.4 薄膜应力作用下基片中应力分布
3.4.1 薄膜应力作用下大基片的应力分布
3.4.2 小基片的应力分布
3.5 薄膜应力对基片作用的有限元法计算
3.5.1 变分原理
3.5.2 有限单元法
3.6 薄膜应力的光弹效应及其对薄膜光谱的影响
3.6.1 外力作用下的双折射
3.6.2 应力双折射在正交平面偏振光场中的光学效应
3.6.3 应力双折射的实验研究
3.6.4 考虑应力双折射后的耦合模拟
3.7 以上应力效应对薄膜窄带滤光片光谱影响的分析
3.8 本章小结
第四章 光学薄膜热处理研究
4.1 热处理对薄膜应力的影响
4.1.1 薄膜应力对薄膜光学厚度的影响
4.1.2 实验结果与分析
4.2 热处理对单层 Ta_2O_5薄膜的影响
4.2.1 样品制备
4.2.2 光学测量及其结果
4.3 热处理对窄带滤光片的影响分析
4.4 本章小结
第五章 改善或提高光谱性能的方法讨论
5.1 对工艺参数的控制来减小薄膜应力
5.2 改善薄膜特性的后处理方法
5.3 本章小结
第六章 薄膜应力测量的研究
6.1 薄膜应力的测量方法分析
6.1.1 激光宏观变形分析法
6.2 测量方法
6.2.1 激光干涉法
6.2.2 激光束偏转法
6.3 X 射线分析法
6.3.1 X 射线分析法的平面应力弹性模型
6.3.2 X 射线测量应力的方法
6.4 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 对全文的总结
7.2 本文创新点
7.3 进一步的工作展望
致 谢
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参考文献
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发布时间: 2006-03-14
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