光学薄膜微结构制造方法研究
自组织纳米结构以其新颖的结构特点以及在纳米器件中的潜在用途成为当今纳米技术的研究热点。低能离子束刻蚀技术被认为是一种有效的形成自组织纳米结构的方法。本文主要研究离子束溅射因素和表面扩散因素对于获得不同薄膜表面微结构的影响规律。
采用离子束辅助蒸发的方法沉积银膜，在不同的沉积温度下，改变离子束能量和离子束束流辅助沉积银膜，厚度约为280nm。进行了三组沉积实验：(1)沉积过程中一直进行离子束辅助；(2)离子束辅助沉积230nm银膜之后继续沉积50nm的银膜；(3)离子束辅助沉积结束后继续进行离子束刻蚀。系统的研究了离子束能量、离子束束流、沉积温度对薄膜表面微结构的影响规律。对沉积的银膜进行表面形貌、表面粗糙度、光学常数及反射率测试。研究结果表明：
1)离子束辅助沉积实验中，沉积温度分别为32℃、65℃、125℃和200℃时，银膜表面粗糙度随离子束能量的增加都呈先减小后增大的趋势，离子束能量1200eV时银膜表面粗糙度最小；沉积温度分别为65℃和125℃时，通过SEM图像可以发现，离子束能量为1300eV时，沉积后的银膜表面微结构出现明显的变化。离子束辅助沉积结束后继续沉积银实验中，沉积温度为32℃时，银膜表面粗糙度随离子束能量的增加而减小。
2)离子束辅助沉积实验中，沉积温度为32℃时，当离子束束流由6.5mA增加到15mA，银膜表面粗糙度随离子束束流的增加而增大，离子束束流6.5mA时银膜表面粗糙度最小；沉积温度分别为65℃、125℃、200℃时，银膜表面粗糙度随离子束束流的增加而减小。沉积温度分别为65℃和125℃时，当离子束束流为15 mA时，沉积后的银膜表面微结构出现明显的变化。离子束辅助沉积结束后继续沉积银实验中，沉积温度为32℃时，离子束束流从6.5mA增加到15mA的过程中，银膜表面粗糙度一直减小，如果离子束束流继续增大到18mA，银膜表面粗糙度又开始增大。
3)离子束辅助沉积实验中，沉积温度从32℃升高到200℃，银膜表面粗糙度随沉积温度的升高呈下降趋势；离子束辅助沉积结束后继续沉积银实验中，沉积温度从32℃升高到125℃，银膜表面粗糙度也随沉积温度的升高呈下降趋势，如果沉积温度继续升高到200℃，银膜表面粗糙度又开始增大；离子束辅助沉积结束后继续进行离子束刻蚀的实验中，沉积温度从32℃升高到200℃，银膜表面粗糙度随沉积温度的升高而增大。
4)离子束辅助沉积结束后继续沉积银实验中，通过SEM图像可以发现，室温和高温条件下，关闭离子源后继续沉积银获得的银膜表面晶粒之间变得更紧密。
5)离子束辅助沉积结束后继续进行离子束刻蚀的实验中，通过SEM图像可以发现，沉积温度分别为32℃和125℃时，银膜表面微结构出现明显的变化，晶粒尺寸基本上都变小，排列相对变得很有序；当沉积温度为200℃时，晶粒尺寸变得大小不一，排列也变得不是很有序。
离子束辅助沉积;表面形貌;光学薄膜;微结构;自组织纳米结构
西安工业大学
硕士
光学工程
刘卫国
2011
中文
TB383
83
2011-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）