光學(xué)薄膜制備及其光學(xué)監(jiān)控技術(shù)的研究.pdf

1、光學(xué)薄膜技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于日常生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、交通運(yùn)輸、醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、軍事和宇航等多種領(lǐng)域。為了能夠制備出高質(zhì)量滿足高要求的光學(xué)薄膜，弄清薄膜的制備參數(shù)和沉積工藝對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響是極其必要的。另外，準(zhǔn)確的控制膜層厚度是制備高質(zhì)量薄膜的基礎(chǔ)?；谶@個(gè)想法，本工作的研究目的就是，研究制備參數(shù)和沉積工藝對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響，以及如何能夠更加準(zhǔn)確控制薄膜的厚度。主要內(nèi)容有： 首先，采用電子束蒸發(fā)的方法在BK7基

2、片上沉積了不同厚度的ZnS薄膜。分析測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，制備態(tài)的薄膜呈現(xiàn)立方晶體結(jié)構(gòu)，隨著基片溫度和退火溫度的升高，薄膜的結(jié)晶性能變好。在退火溫度達(dá)到500℃時(shí)出現(xiàn)了ZnO的衍射峰，薄膜表面被氧化。薄膜表面顆粒尺寸和均方根表面粗糙度隨退火溫度的升高而增大。另外，無論是基片溫度的升高還是退火溫度的升高，都會(huì)導(dǎo)致折射率的變小。 其次，利用熱蒸發(fā)沉積的方法在室溫下制備了不同光學(xué)厚度的ZnS薄膜。通過在線光譜測(cè)量和寬光譜擬合的方法來確定ZnS

3、薄膜的光學(xué)不均質(zhì)。結(jié)果表明：兩種方法得到的結(jié)果基本一致，折射率和消光系數(shù)都隨著膜厚的增加而增大，說明薄膜是以擴(kuò)展型柱狀結(jié)構(gòu)生長的，呈正的不均質(zhì)。薄膜的堆積密度也隨著膜厚的增加而增大。 再次，提出了一種采用雙單波長監(jiān)控的方法。首先通過導(dǎo)納方程計(jì)算每層膜的靈敏度，而后選擇兩個(gè)合適的監(jiān)控波長確保每層的停鍍點(diǎn)都有一個(gè)敏感的監(jiān)控信號(hào)，先前膜層厚度的誤差可以得到補(bǔ)償。從理論和實(shí)驗(yàn)上都證明了這種方法的優(yōu)越性。無論是四分之一波長的規(guī)整膜系還是非

4、規(guī)整膜系，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的用此方法監(jiān)控膜系的透射光譜都優(yōu)于極值法所監(jiān)控的結(jié)果。 最后，對(duì)氧化釩薄膜做了初步的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)熱蒸發(fā)的氧化釩薄膜的主要成分是V2O5，同時(shí)還含有少量的VO2。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過一次熱循環(huán)后，薄膜結(jié)構(gòu)由非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)。同時(shí)，氧化釩薄膜經(jīng)歷了由半導(dǎo)體向?qū)w轉(zhuǎn)變的過程，電阻變化達(dá)到三個(gè)數(shù)量級(jí)，并且這種相變的轉(zhuǎn)變是可逆的，降溫過程電阻溫度系數(shù)出現(xiàn)了明顯的滯后現(xiàn)象。另外，熱循環(huán)后的薄膜的透射率明顯降低，折射率和消光系數(shù)都增