氧化鉿薄膜制備工藝及其性能研究.pdf

1、氧化鉿（HfO2）薄膜因具有近紫外-紅外光譜范圍內(nèi)優(yōu)良的光學(xué)透過性，高抗激光損傷閾值，高介電常數(shù)，以及良好的熱力學(xué)穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等，被廣泛應(yīng)用在光學(xué)系統(tǒng)、集成電路和保護(hù)涂層等領(lǐng)域。同時(shí)，因?yàn)榇趴貫R射法具有在薄膜制備過程中控制薄膜結(jié)構(gòu)和組分的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為制備HfO2薄膜的主流方法之一。采用磁控濺射法如何制備出高純度、低缺陷密度、低應(yīng)力，穩(wěn)定性良好的HfO2薄膜仍然是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。
　　本文采用直流、射頻兩種反應(yīng)磁控濺射法

2、制備HfO2薄膜。通過正交實(shí)驗(yàn)分析了靶功率、靶基距和氬氧比對(duì)薄膜性能的影響程度，主要研究了影響最大的因素氬氧比對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能及力學(xué)性能的影響規(guī)律，分析并總結(jié)了HfO2薄膜微觀結(jié)構(gòu)和性能之間的密切聯(lián)系。針對(duì)HfO2薄膜制備過程中金屬Hf濺射速率高，而氣氛中Hf、O元素反應(yīng)速率相對(duì)低的特點(diǎn)，研究確定了在制備過程中提升薄膜性能的襯底溫度和負(fù)偏壓的最優(yōu)參數(shù)。通過對(duì)上述所有制備過程中工藝參數(shù)的研究，最終得出薄膜制備過程的最佳工藝參數(shù)。

3、>　　為進(jìn)一步提升薄膜的性能，對(duì)上述最佳工藝參數(shù)條件下制備的HfO2薄膜進(jìn)行退火和離子束處理。分別在退火溫度、離子能量、束流密度和離子束處理時(shí)間上進(jìn)行參數(shù)控制，研究了HfO2薄膜厚度、結(jié)晶行為、透射率、硬度、彈性模量和激光損傷閾值的變化規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)退火溫度為900℃時(shí)，薄膜在可見光譜范圍內(nèi)峰值透射率、硬度和彈性模量值分別為93.11％、10.61GPa和183.99GPa。當(dāng)離子源屏柵電壓為400V，處理時(shí)間為20min時(shí)，薄膜的