论文摘要
超低损耗薄膜在光学仪器中得到了越来越广泛的应用。离子束辅助沉积技术是在真空镀膜的基础上发展起来的,克服了传统热蒸发技术存在的缺点,成本低廉。在光学薄膜的制备中发挥着越来越重要的作用,应用于薄膜制备过程中的各个方面。因此,研究离子束辅助沉积对于薄膜的损耗的影响具有很好的应用前景。本文基于单层膜的矩阵,利用菲涅耳公式从理论上推导了光波垂直入射时薄膜的吸收损耗和散射损耗理论公式;制备了不同离子参数辅助下的单层薄膜,研究离子参数（离子能量和束流密度）对于薄膜损耗的影响。研究结果表明,HfO2、SiO2、Ta2O5薄膜的折射率随离子能量和束流密度的增加而增加;HfO2、SiO2薄膜的消光系数随离子能量和束流密度的增加出现了减小,再增大,再减小,再增大的变化,即薄膜吸收损耗是一个反复变化的过程;薄膜的表面形貌分析显示,离子能量和束流密度的增加改善了薄膜表面的粗糙度,但是这种改善是轻微的;与传统热蒸发技术相比,离子辅助技术大大降低了薄膜的损耗,低离子能量高束流密度有利于沉积高质量的薄膜;HfO2与SiO2薄膜的实验结果相比, SiO2薄膜的折射率、消光系数对于离子能量和束流密度的变化不敏感,这是由材料的差异造成的,所以不同的材料有不同的离子辅助最佳工艺,不能一视同仁,应该区别对待;XRD图谱显示,制备出的HfO2、SiO2、Ta2O5薄膜具有典型的无定形非晶结构;从XPS图谱可知,薄膜的化学计量比十分接近理论值。在单层膜的基础上设计、制备了1064nm双层增透膜,对其损耗的研究验证了对单层膜损耗分析的正确性。
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摘要Abstract1 绪论1.1 课题研究的背景及意义1.2 研究现状1.2.1 薄膜的发展概况1.2.2 离子束辅助沉积技术1.2.3 超低损耗薄膜1.3 本文主要研究工作1.4 本文内容安排2 实验方案和薄膜材料选取2.1 实验方案2.2 薄膜材料选择的基本要求2.2.1 薄膜材料的透明区域2.2.2 薄膜材料的折射率2.2.3 机械牢固度和化学稳定性2.2.4 薄膜的结构对损耗的影响2.2.5 所选材料基本性质3 实验环境及离子能量、束流密度测量3.1 实验环境3.1.1 真空系统3.1.2 离子源3.2 离子能量和束流密度的测量装置3.2.1 离子能量的测量装置3.2.2 束流密度的测量装置3.3 测量结果及分析3.3.1 离子能量的测量结果及分析3.3.2 束流密度的测量结果及分析3.4 本章小结4 单层薄膜制备及损耗分析4.1 单层薄膜制备4.1.1 基底材料4.1.2 基底清洗4.1.3 电子束蒸发系统4.1.4 膜厚监控系统4.1.5 单层膜的工艺条件4.1.6 制备过程4.2 单层薄膜损耗理论4.2.1 单层薄膜的吸收损耗4.2.2 单层薄膜的散射损耗4.2.3 单层薄膜总损耗4.3 实验结果及损耗分析4.3.1 数据分析流程图2 薄膜'>4.3.2 HfO2薄膜2 薄膜'>4.3.3 SiO2薄膜2O5 薄膜'>4.3.4 Ta2O5薄膜4.4 本章小结5 多层膜制备及损耗分析5.1 多层膜场强分布对薄膜损耗影响理论5.2 膜系设计2/SiO2 双层增透膜'>5.2.1 HfO2/SiO2双层增透膜2O5/SiO2 双层增透膜'>5.2.2 Ta2O5/SiO2双层增透膜5.3 多层膜制备及损耗分析5.3.1 多层膜制备5.3.2 多层膜损耗分析5.4 本章小结6 结论6.1 结论6.2 研究的几点建议参考文献攻读硕士学位期间发表的论文致谢
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