离子束溅射沉积Ta_2O_5光学薄膜的实验研究

根据择优溅射的理论,在不同的通氧方式下,详细分析了离子辅助对离子束溅射沉积Ta2O5薄膜光学特性的影响。结果表明,在薄膜生长的过程中,由于氩离子的轰击作用,薄膜中的氧原子被优先溅射出来,造成了薄膜化学剂量比失调、吸收增加。但是,通过优化辅助离子源中氧气的比例,可获得合理化学剂量比、低损耗的Ta2O5薄膜。

离子源辅助电子枪蒸发制备Ge_(1-x)C_x薄膜

应用电子枪蒸发纯Ge,考夫曼离子源辅助的方法在Ge基底上沉积了Ge1-xCx薄膜.制备过程中,Ge作为蒸发材料,CH4作为反应气体.通过改变CH4/（CH4＋Ar）的气体流量比（G）,制备了G从40%到85%的Ge1-xCx薄膜.应用X射线衍射仪（XRD）测量了Ge1-xCx薄膜的晶体结构,使用傅里叶红外光谱仪（FTIR）测量了2～22 μm的光学透过率,X射线光电子能谱测试（XPS）计算得到C的含量随G的变化关系,用纳米压痕硬度测试计测量了Ge1-xCx薄膜的硬度,原子力显微镜（AFM）测量了G为60%,85%时Ge1-xCx薄膜的表面粗糙度.测试结果表明：制备的Ge1-xCx薄膜在不同的G值下均为无定形结构.折射率随着G值的增加而减小,在3.14～3.89之间可变,并具有良好的均匀性以及极高的硬度.

离子束流密度和基底温度对TiN纳米薄膜性能的影响

采用低能离子束辅助沉积技术在Si片上制备了TiN纳米薄膜。考察了离子束流密度和基底温度对薄膜性能的影响。研究表明:随着离子束流密度的增大,TiN薄膜的纳米硬度上升,膜基结合力变化不大,薄膜的耐磨性获得了很大改善;制膜时的基底温度升高,薄膜的硬度也会上升,但膜基结合力下降,摩擦系数增大,薄膜的耐磨性下降。

可见与近红外增透膜的设计和制备

为满足大气辐射系统中光学元件的使用要求,即可见与近红外波段高透过,根据双有效界面法设计原理配合膜系软件设计膜系,采用离子辅助沉积,电子束真空镀膜的方法,通过对工艺参数的调整和监控方法的改进,制备400-1200 nm宽带增透膜。所镀膜层在垂直入射时,400-1200 nm波段平均反射率小于1%。同时对膜层牢固性进行了测试,满足大气辐射系统的使用要求。

卫星激光通信滤光膜的研制

为满足卫星激光通信中超高速数据传输的特殊要求,采用电子束和离子辅助沉积技术,制备了532nm、632nm和1 064nm波长处高反射,808nm和1 550nm处高透射的多波段滤光膜.选取了H4和SiO2作为高低折射率材料,通过对膜系设计曲线的不断优化,减少了灵敏层的个数,得到了相对易于制备的膜系结构;采用电子束加热蒸发方法并加以离子辅助沉积系统制备薄膜,采用光控与晶控同时监控的方法控制膜厚;通过不断调整工艺,提高了薄膜的抗激光损伤能力,减小了膜厚控制误差,提高了透射波段的透过率及反射波段的反射率,最终得到了光谱性能较好的滤光膜.该薄膜能够承受雨淋、盐雾、高低温等环境测试,满足使用要求.

氧离子辅助法沉积ITO透明导电膜的研究

论述了 ITO膜的导电及生长机理 ,讨论了离子辅助 ( IAD)电子枪蒸镀 ITO膜的方法中 ,膜的组分、氧分压、衬底温度和蒸发速率等几个参数对 ITO膜光电性能的影响 ,在选择合适的工艺条件下制备ITO膜 ,电阻率约 3× 1 0 - 4 Ω· cm,可见光平均透过率高于 80 %。并用原子力显微镜 ( AFM)

红外探测器滤光膜的研究与制备

为满足红外探测器在1.064μm和3～5μm双波段透射,在1.2～2.8μm波段反射,可适应复杂的环境条件、具有高稳定性和可靠性等要求,依据薄膜的设计理论,选择合理的膜系设计方法,借助TFC膜系设计软件对膜系结构进行优化设计。并采用电子束真空蒸发和离子辅助沉积技术,在蓝宝石晶体基底上镀制红外多波段滤光膜。同时对所使用的薄膜材料的光学、物理、化学和机械特性进行分析与研究。通过反复试验,优化工艺参数,使多波段滤光膜得以实现。对所制得的薄膜进行测试,基本满足红外探测器的使用要求。

1064nm激光平板偏振膜的研制

根据军用光学仪器的使用要求,在平板K9基底上镀制偏振膜,要求在56.4°角入射条件下,激光波长1064 nm处满足TP>99%,TS<1%,且膜层抗激光损伤阈值应≥600 MW/cm2。采用电子束真空镀膜的方法并加以离子辅助沉积系统,通过选择HfO2和SiO2作为高低折射率材料,利用Macleod软件进行膜系设计与分析,采用LightRatioPeak光值比例法进行监控,优化工艺参数,减少监控误差,在平板K9基底上成功镀制符合使用要求的偏振膜。所镀膜层不仅满足光谱要求,且顺利通过膜层环境测试,完全满足军用光学仪器的使用要求。

离子辅助镀膜技术及其应用

离子辅助淀积技术对于改进光学薄膜的性质、改善薄膜的微结构、应力状态与表面形貌具有良好效果,从而得到许多具有新机能的薄膜。本文讲述丁离子辅助镀膜的实验装置,说明了使用此工艺镀制ZrO_2,薄膜样品的参数,并给出了光学特性测量、牢固度测量、表面形貌与划痕的实验结果。

离子束辅助磁控溅射低温沉积ITO透明导电薄膜的研究

本文对离子束辅助磁控溅射低温沉积的ITO薄膜进行了研究,重点考察了辅助离子束能量对ITO薄膜的光电性能和晶体结构的影响。结果表明:当A r/O2辅助离子束能量为900 eV左右时能够有效改善ITO薄膜的光电性能,在从非晶到多晶的转变过程中ITO薄膜具有较低的电阻率。在聚碳酸酯(PC)基片上制备了平均可见光透过率81.0%、电阻率为5.668×10-4ohm cm、结构致密且附着力良好的ITO薄膜,基片无变形。

宽带增透膜工艺的优化与性能分析

为满足望远镜等光学系统中光学元件可见光范围宽光谱增透的要求,根据Tfcale软件优化设计膜系,使用离子辅助沉积,晶振膜厚控制仪,电子束热蒸发镀膜方法,通过对镀膜工艺参数的不断改进和调整,制备了400~700nm的宽带增透膜。结果表明：所制作的可见光增透膜平均反射率达到0.36%,优于望远镜等光学系统的增透要求。

工艺参数对离子束辅助沉积TiN薄膜性能的影响

为进一步提高牙科材料的生物相容性、耐磨性和耐腐蚀性能,将离子束辅助沉积制备TiN纳米薄膜技术引入到铁铬钼牙科材料的研究中,在Fe-Cr-Mo合金基体上制备了TiN薄膜。测定了表面膜层的显微硬度,在模拟口腔环境的溶液中,采用电化学方法,对经不同工艺参数沉积TiN薄膜的牙科用Fe-Cr-Mo合金的耐蚀性进行测试,并以未进行表面镀膜的Fe-Cr-Mo合金为对照。结果表明:经TiN镀膜处理的Fe-Cr-Mo软磁合金硬度明显增加,在口腔环境中的耐腐蚀性较未经表面镀膜处理的有明显提高。工艺参数不同,硬度增加的程度不同,耐蚀性差别也较大,当氮气流量为1.5mL/min,溅射时间为4h时,得到的膜厚为2μm,此时TiN膜硬度最高,在口腔溶液中耐腐蚀性最好。

纯净化真空电弧沉积非晶硅薄膜

本文阐述了真空电弧沉积（ＶＡＤ）的各种净化方法，并讨论了纯净化的真空电弧在非晶硅膜层沉积方面的应用，包括在制造太阳能电池方面的应用前景。分析表明，真空电弧沉积非晶硅膜，关键在于合理设计弧源使电弧纯净化，采取各种有效方法抑制宏观颗粒对膜层的污染，同时采用适当的等离子体诊断设备，通过调节等离子体微观参数来控制膜层质量。

硫化锌基底8～12μm红外增透膜的研究

为了提高硫化锌基底的透过率和膜层的机械强度,对硫化锌基底上的红外宽带减反射膜的设计和制备工艺进行了研究。经过实验,选取镀膜材料,优化沉积工艺参数以及采用离子束辅助沉积技术,研制出膜层附着力好,光学性能稳定的红外增透膜。最后,对制备的增透膜进行环境实验,各项指标均满足设计要求。

可见光范围镀铝反射率的研究

介绍在可见光范围内,在玻璃基底上制备铝膜,保护膜采用高反介质膜堆。采用离子辅助手段,使其反射率在450nm～750nm波长范围内提高到95%左右。同时讨论了膜料的选择、膜系的设计、工艺参数的优化及基片清洗等问题。

高功率CO_2激光薄膜的离子辅助镀工艺进展

真空蒸发镀膜技术已经应用了很多年 ,随着激光技术的发展 ,人们对激光薄膜尤其是高功率激光薄膜的质量要求越来越高 ,离子辅助沉积薄膜技术已被广泛用来作为一种改善光学薄膜特性的工艺手段。本文简单地介绍了这项技术的原理及国内外研究现状 ;总结了该技术的优、缺点 ;客观评价了该技术的应用前景 ;对该技术今后的研究方向提出了建议。

可见光及近红外光波段减反射膜的设计与制备

在可见光及近红外光波段(400-1100 nm),选用Ti_3O_5、SiO_2、MgF_2三种镀膜材料,构成10层膜系结构,利用Willey减反射膜经验公式,计算得到理论的平均反射率为0.46%,其优化后为0.5%。进一步优化膜层结构、离子源辅助镀膜和电子束蒸发装置,在低折射率基板K9玻璃表面制备10层结构的超宽带减反射膜。实测结果表明,减反射膜在400-1100 nm波段的平均反射率为0.56%,满足宽波段增透膜的高透过性需求;环测表明:薄膜牢固度、机械强度、抗恶劣环境性能优越,连续生产的光学及表面性能稳定,达到民用、军用影像系统对于可见至近红外波段高透过性的要求。

基片材料与沉积参数对薄膜应力的影响

采用哈特曼-夏克传感器的薄膜应力在线测量仪测量了利用离子辅助电子束蒸发的Si O2,Ti O2,Ta2O5,Al2O3与ITO薄膜在不同厚度时的应力值,并深入研究了基片材料与沉积参数对Si O2,Ti O2薄膜应力的影响。研究结果表明,在成膜的初始阶段,薄膜应力与薄膜厚度基本上呈线性函数,当达到一定厚度时薄膜应力基本趋于一个定值;薄膜与基片的热失配将引起薄膜热应力,通过选择合适的基片材料可以使其降低;对Ti O2薄膜而言,当基片温度低于150℃时,热应力起主要作用,当基片温度高于150℃时,薄膜致密引起的压应力占主导地位,但Si O2薄膜其热应力始终占主导地位;当真空室压强低于1.7×10-2Pa时,Si O2薄膜的张应力主要是由离子辅助溅射效应而引起,当真空室压强高于1.7×10-2Pa时,Si O2薄膜的张应力随着压强的增大而增大,但折射率减小。

可见与红外双波段宽带增透膜的研制

根据军用光学仪器的使用要求,在多光谱ZnS基底上镀制增透膜,要求薄膜在可见与近红外波段400～1000nm及远红外波段7～11μm的平均透射率均大于90%。采用电子束真空镀膜的方法并加以离子辅助沉积系统,通过选择ZnS和YbF3作为高低折射率材料,利用最新OptiLayer软件三大模块的功能辅助,调整镀膜工艺参数,改进监控方法,减少膜厚控制误差,在多光谱ZnS基底上成功镀制符合使用要求的增透膜。所镀膜层在可见与近红外波段400～1000nm的平均透射率大于91%,远红外波段7～11μm的平均透射率大于90%,能够承受恶劣的环境测试,完全满足军用光学仪器的使用要求。

无机缓冲层对柔性In_2O_3:SnO_2薄膜光电及耐弯曲性能影响的研究

在室温条件下采用离子辅助沉积技术在柔性衬底上依次制备无机缓冲层及In_2O_3:SnO_2(ITO)薄膜,重点研究了不同无机缓冲层对柔性ITO薄膜光电及耐弯曲性能的影响。研究发现SiO_2,TiO_2,Ta_2O_5和Al_2O_3无机缓冲层对ITO薄膜的方阻、光学透射比、耐弯曲性能等机电特性影响各异:添加SiO_2缓冲层的ITO薄膜其方阻变化率最大,方阻降低率达29.8%,而添加Al_2O_3缓冲层的ITO薄膜其方阻变化率最小,方阻降低率仅为5.6%;添加Ta_2O_5缓冲层的ITO薄膜其可见光透射比最佳,平均透射比达85%以上,而添加SiO_2缓冲层的ITO薄膜其可见光透射比最差,但其平均透射比也高于80%;SiO_2在耐弯曲半径上对ITO薄膜的改善效果比TiO_2更佳,而当ITO薄膜以弯曲半径R=0.8 cm和R=1.2 cm发生内弯时,SiO_2对ITO薄膜耐弯曲次数性能的改善效果不及TiO_2。