光學薄膜制備及其光學監(jiān)控技術(shù)的研究.pdf

1、光學薄膜技術(shù)已廣泛地應用于日常生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、交通運輸、醫(yī)學、天文學、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薄膜，弄清薄膜的制備參數(shù)和沉積工藝對薄膜結(jié)構(gòu)和光學性能的影響是極其必要的。另外，準確的控制膜層厚度是制備高質(zhì)量薄膜的基礎。基于這個想法，本工作的研究目的就是，研究制備參數(shù)和沉積工藝對薄膜的結(jié)構(gòu)和光學性能的影響，以及如何能夠更加準確控制薄膜的厚度。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。在退火溫度達到500℃時出現(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，都會導致折射率的變小。 其次，利用熱蒸發(fā)沉積的方法在室溫下制備了不同光學厚度的ZnS薄膜。通過在線光譜測量和寬光譜擬合的方法來確定ZnS

3、薄膜的光學不均質(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。首先通過導納方程計算每層膜的靈敏度，而后選擇兩個合適的監(jiān)控波長確保每層的停鍍點都有一個敏感的監(jiān)控信號，先前膜層厚度的誤差可以得到補償。從理論和實驗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，實驗測得的用此方法監(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，對氧化釩薄膜做了初步的實驗研究，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，氧化釩薄膜經(jīng)歷了由半導體向?qū)w轉(zhuǎn)變的過程，電阻變化達到三個數(shù)量級，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