类金刚石薄膜光学常数的测量方法

采用椭偏法测量类金刚石(DLC)薄膜的光学常数,分析了DLC薄膜折射率分布情况,提出了DLC薄膜折射率呈渐变分布的概念,建立了采用椭偏法进行DLC薄膜光学常数测量的多层物理模型,分析讨论了实验方法的可行性和测量结果的可靠性.实验结果表明:采用该模型进行DLC薄膜光学常数的测量,使拟合误差(MSE)从31.71下降到1.125,提高了测量精度.

实验教学工程化的探索与实践

阐述了实验教学工程化的必要性和可行性,并结合教学改革中的实际问题研讨了实验教学工程化的系统性和规范性问题。

PECVD工艺参数对SiO_2薄膜光学性能的影响

为探索利用等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depo-sition,PECVD)技术制作光学薄膜的有效方法.以SiH4和N2O作为反应气体,通过采用M-2000UI型宽光谱变角度椭圆偏振仪对制作样片进行测试,分析了薄膜沉积过程中的不同的工艺参数对SiO2薄膜光学性能的影响.实验结果表明:在PECVD技术工作参数范围内,基底温度为350℃,射频功率为150 W,反应气压为100 Pa时,能够沉积消光系数小于10-5,沉积速率为(15±1)nm/min,折射率为(1.465±0.5)×10-4的SiO2薄膜.

玻璃基底上双波段增透膜的设计与制备

采用离子束辅助沉积技术，在K9玻璃基底上完成了双波段（0．43～0．9μm及1．54μm）增透膜的设计与制备，单面镀制该增透薄膜的实测光谱曲线表明：在0．43～0．9μm波长范围内，平均透射率大于94．6％，峰值透射率大于95．4％；在1．54μm波长处，透射率不低于93．5％．

IBAD工艺中离子参数与薄膜折射率研究

采用五栅网离子能量测量装置和法拉第筒测量了宽束冷阴极离子源的离子能量和离子束流密度.当Ar气流量为20 sccm,在不同的放电电压和引出电压下,测得离子能量分布范围为400～820 eV,束流密度分布范围为7.8～52.8μA/cm2.在O2气流量为20 sccm时,沉积在不同离子能量辅助下的TiO2薄膜,研究了离子能量对于薄膜光学特性的影响,得到了折射率为2.3的薄膜,接近块状材料的折射率.

退火温度对硅基硬质碳膜内应力和硬度的影响

硬质碳膜中应力的存在限制了其应用,真空退火是降低内应力的有效措施.本文利用BGS6341型电子薄膜应力分布测试仪和HXD-1000型数字式硬度计,对在硅基片上用非平衡磁控溅射制备的碳膜应力和硬度随退火温度的变化进行了研究.研究结果表明:随退火温度的升高,碳膜平均应力减小,分布趋向均匀,但硬度下降;在退火温度300℃下平均应力减小为-2.29×108Pa,膜的硬度变化不明显,维氏硬度从4780.3589 MPa降到4194.099 MPa(类似于类金刚石(DLC)),此退火温度下保证了薄膜具有很小的内应力同时具有较高的硬度.

脉冲碳等离子体源发射特性研究

研究讨论了在脉冲工作方式下,碳等离子体源的发射特性.根据离子束流分布和膜层厚度测试结果,分析了影响脉冲碳等离子体源发射特性的因素.给出了改善脉冲碳等离子体源发射特性的途径.

椭偏方法分析无氢DLC薄膜光学吸收特性

类金刚石(Diamond Like Coobon,DLC)薄膜在光学领域主要用做红外区高强度减反射光学薄膜,准确测定薄膜的消光系数k,是评价薄膜吸收特性的关键环节.考虑到DLC薄膜材料结构的复杂性,研究了椭偏技术在分析无氢DLC薄膜时物理模型的建立方法,并且验证了该模型分析结果的准确性.利用Maxwell-Gamett等效介质理论建立了一种单层椭偏分析物理模型Si/EMA(n1+n2混合材料),利用该模型探索了采用双层模型的高低折射率比值代替薄膜中不同结构材料组分比值的有效性,从整体上用单层模型表征了DLC薄膜的消光系数,获得了单层薄膜的消光系数和折射率.测试了样片的透射率光谱.分别采用TFC(TFCalc)拟合的透射率光谱和Raman光谱验证了椭偏分析模型测试结果的准确性为椭偏分析技术研究DLC薄膜吸收损耗特性提供了有效路径.

UBMS和PVAD法制备DLC薄膜表面微观形貌分析

光学薄膜的表面粗糙度是影响薄膜光学特性的重要因素，薄膜表面产生的散射损耗将影响薄膜的光学质量．采用非平衡磁控溅射（Unbalance Magnetron Sputtering，UBMS）和脉冲真空电弧沉积（Pulsed Vacuum Arc Deposition，PVAD）制备类金刚石薄膜（Diamond Like Carbon，DLC），利用泰勒霍普森表面轮廓仪，研究了不同工艺参数、不同薄膜厚度下所沉积的DLC薄膜表面粗糙度变化规律．结果表明：两种沉积技术下，随着薄膜厚度的增加，其表面均方根粗糙度先减小后增大．真空度和脉冲频率对表面粗糙度有显著影响．真空度在0．4～0．8Pa范围变化时，表面均方根粗糙度变化范围为0．8886～1．6104nm，脉冲频率在1～5Hz范围变化时，表面均方根粗糙度变化范围为1．0407～1．5458nm．

脉冲离子镀技术镀制DLC薄膜附着力研究

从应用的角度讨论了脉冲电弧离子镀技术镀制类金刚石薄膜的附着力问题 ,指出了影响附着力的主要因素 ,提出了增加附着力的几种途径。

深化教育改革,搞好实习试点——生产实习改革试点总结

生产实习是高等工科院校实践教学的一个重要环节。在市场经济逐渐占据主导地位的今天,如何搞好生产实习,这是一个新的课题。一生产实习改革的必要性我们仪器工程系的光学工艺生产实习,基本上是在院实习厂进行的。早在1980年的计划经济时期,学院复办时间不长,实习厂光学工艺加工工种齐全,我系学生的实习内容从球面、平面的下料、粗磨—精磨、抛光—磨边、胶合—刻度,镀膜—检验等,包含了多项内容。

锗基底3～5μm和8～12μm双波段红外增透膜研究

文中简要叙述了双波段(3～5μm和8～12μm)红外增透膜的膜料选择以及锗基底上红外双波段增透膜的设计与镀制,介绍了离子束辅助沉积技术制备该薄膜的过程。提出了采用脉冲真空电弧离子镀技术镀制无氢类金刚石膜作为红外增透膜的保护膜,并讨论了镀制类金刚石膜后,镀膜元件的光谱特性。

非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的特性

非平衡磁控溅射(UBMS)结合了普通磁控溅射(MS)和离子束辅助沉积的优势,易于实现离子镀,近年来得到了广泛的应用。采用该技术制备的类金刚石薄膜(DLC)具有许多独特的性质。本文研究了非平衡磁控溅射技术制备DLC薄膜的光学、机械,电学和化学性能。研究表明,非平衡磁控溅射制备的DLC膜具有较宽的光谱透明区,且表面光滑、摩擦系数小、耐磨损、抗化学腐蚀,同时具有较高的电阻率和良好的稳定性。

宽束冷阴极离子源离子能量及能量分布的研究

介绍了一种用于离子束辅助沉积光学薄膜的新型宽束冷阴极离子源，详细叙述了该源的结构和工作过程。采用五栅网离子能量测试装置研究了离子源的离子能量及能量分布。结果表明，探针接收的离子最低能量随着引出电压和真空度的升高而升高。离子能量分布概率密度函数为单峰函数，其峰值位置随着真空度的降低向低能量方向移动，随着引出电压的升高向高能量方向移动。当引出电压为200～1200V时，离子平均能量为600-1600eV，呈线性规律变化。这种离子源的离子平均初始动能约为430-480eV。了解和掌握离子源的这些特性和参数，可以有效的对镀膜过程的微观环境（离子密度、离子能量等）进行控制，促进薄膜制备工艺更好地进行。

多层介质薄膜膜层间界面粗糙度及光散射

利用泰勒霍普森相关相干表面轮廓粗糙度仪(Talysurf CCI)分别对基底和采用电子束热蒸发技术沉积的15层二氧化钛(TiO2)和二氧化硅(SiO2)为膜料的介质高反膜的膜层间的界面粗糙度进行了研究,并对不同工艺下沉积的薄膜界面粗糙度以及不同基底粗糙度上沉积的薄膜的表面粗糙度进行了比较。实验结果表明:TiO2薄膜对基底或下表面粗糙度有较好的平滑作用,随着TiO2和SiO2膜层的交替镀制,膜层间表面粗糙度呈现出低高交替的现象,随着膜层层数的增加,膜层间界面粗糙度低高变化范围减小;采用离子束辅助沉积工艺时,膜层间界面粗糙度低高变化范围较小。总散射损耗的理论计算表明:中心波长处完全非相关模型下的总散射损耗小于完全相关模型下的总散射损耗。实验结果表明:界面粗糙度的相关度约为0.4。

磁控溅射膜厚均匀性与靶-基距关系的研究

从理论上分析了平面磁控溅射靶沉积薄膜的厚度均匀性。根据磁控溅射阴极靶刻蚀的实际测量数据 ,建立了靶的刻蚀速率方程 ,以此为依据 ,对膜厚均匀性的有关公式进行了讨论。采用计算机计算了基片处于不同靶 -基距时 ,膜厚均匀性的分布。研究结果表明 ,随着靶基距的增加 ,膜厚均匀性逐渐变好。在同样的靶基距下 ,沿靶长度方向的均匀性明显优于宽度方向。最后 ,通过实验证实了上述结论。

类金刚石薄膜硬度的研究

采用脉冲真空电弧离子源镀制了类金刚石薄膜 ,研究了影响类金刚石薄膜硬度的各种因素 ,包括 :基片温度、主回路电压、清洗时间、膜层厚度和脉冲频率等 ,分析了各种镀制参数对薄膜硬度的影响机理 。

宽束冷阴极离子源的工作特性研究

介绍了一种用于离子束辅助沉积光学薄膜的改进的宽束冷阴极离子源,详细叙述了该源的工作原理和放电过程,并对离子源的工作特性进行了研究。结果表明,这种离子源可以在4.5×10-3Pa的高真空度下长期稳定工作,在4.5×10-3Pa^9.7×10-3Pa的真空度范围内,离子源的放电电压为400 V^1200 V。采用法拉第筒测试的离子束流密度约为0.5 mA/cm2~2.5 mA/cm2。五栅网测试的离子能量表明,当放电电压650 V时,离子能量为600 eV^1600 eV,其值大小随引出电压不同呈线性变化,离子平均初始动能约为480 eV。该离子源具有较大的离子束发散角,在±20°的范围内,可以得到相当均匀的离子密度,离子束发散角可以达到±40°以上。在本文述及的离子源中,我们设计了电子中和器,消除了离子源在真空室内的打火现象,中和器的电子发射能力取决于灯丝电流和负偏压大小,但负偏压的影响更为显著。了解和掌握离子源的这些工作特性和参数,可以方便对镀膜过程的微观环境(离子密度、离子能量等)进行控制。

二氧化锆薄膜表面粗糙度的研究

采用电子束蒸发工艺,利用泰勒霍普森相关相干表面轮廓粗糙度仪,研究了不同基底粗糙度、不同二氧化锆薄膜厚度以及不同的离子束辅助能量下所沉积的二氧化锆薄膜的表面粗糙度。结果表明:随着基底表面粗糙度的增加,二氧化锆薄膜表面粗糙度呈现出先缓慢增加,当基底的粗糙度大于10 nm后呈现快速增加的趋势;随着二氧化锆薄膜厚度的增加,其表面均方根粗糙度(RM S)先减小后增大;随着辅助沉积离子能量的增加,其表面粗糙度呈现出先减小后增加的趋势。

端部霍尔离子源工作特性及等离子体特性研究

研制了一种用于离子束辅助沉积光学薄膜的端部霍尔等离子体离子源 ,论述了该源的工作原理以及伏安特性。着重研究了用五栅网探针测试该源所发射的离子能量的原理和方法 ,并对测量结果进行了分析、比较。