SiO-,x-漸變折射率薄膜與ZnO透明導電薄膜的反應磁控濺射工藝及機理研究.pdf

1、光學薄膜被廣泛應用于科研、國防軍事以及民用產(chǎn)品等各個領域。隨著光通信、平板顯示等技術的出現(xiàn)與發(fā)展，以及軍事、科學研究等領域新的需求，對光學薄膜性能的要求越來越高，對光學薄膜材料也提出了新的挑戰(zhàn)。 SiOx和ZnO材料體系都是儲量豐富，綠色環(huán)保的新型光學薄膜材料，在光學及半導體電器件等工業(yè)領域具有廣泛的應用前景。SiOx具有折射率在大范圍可調(diào)，紅外光波段透明性好的特點；摻雜的ZnO可以具有良好的透明導電性能。磁控濺射技術是一種已經(jīng)

2、被廣泛采用的成熟的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術。精確及可重復地控制SiOx薄膜材料的折射率及膜厚，抑制ZnO薄膜制備過程中的反濺射現(xiàn)象，是決定這兩種材料體系能否真正獲得產(chǎn)業(yè)化應用的關鍵問題。 本論文以SiOx和ZnO材料體系為研究對象，系統(tǒng)地研究了磁控濺射工藝條件對薄膜的化學成分、微結構及光學特性等的影響。從應用的角度重點研究了用反應磁控濺射穩(wěn)定地獲得SiOx中間折射率材料及相關光學薄膜器件的工藝，分析了利用自由基輔助磁控濺射技術制備ZnO薄

3、膜的反濺射現(xiàn)象和機理。通過大量的實驗和分析，取得了如下一些結果： 1.SiOx漸變折射率材料的反應磁控濺射工藝研究及SiOx/SiO2多層膜紅外濾波片光學薄膜器件的制備： (1)利用反應磁控濺射鍍膜技術，通過改變氧氣流速或濺射功率，精確可重復地獲得了折射率在3.69到1.44(@λ=1550mm)之間可任意調(diào)控的SiOx(0≤x≤ 2)薄膜材料； (2)利用SiOx/SiO2材料組合，成功地演示了具有高折

4、射率比的多層膜帶通和反射紅外濾光片光學薄膜器件： (3)從原理和實驗上證明了采用單一的硅濺射靶材可以制備具有良好光學特性的紅外光學器件，為產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了一種經(jīng)濟而實用的技術和方法。 2.用SiOx制備漸變折射率RugateFilter的理論及工藝研究： (1)從理論分析的角度討論了材料的選擇及折射率分布的設計對rugatefilter光學性質(zhì)的影響。結果表明，選擇合適的折射率振幅調(diào)制函數(shù)及引入界面折射率匹配層，

5、可以使rugatefilter的光學特性得到很大的改善。 (2)通過調(diào)節(jié)SiOx中的氧含量，成功地制備了具有較好光學性能的漸變折射率rugatefilter光學薄膜器件。 3.用自由基輔助磁控反應濺射法制備ZnO透明導電薄膜過程中的反濺射現(xiàn)象研究： (1)濺射損失主要來源于擴散沉積和反濺射兩種機制； (2)在濺射區(qū)高能氧負離子對低氧化狀態(tài)ZnOx膜的轟擊是導致反濺射的主要因素。反濺射效應的強弱取決于沉積Z