留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

HfO2薄膜折射率非均质性生长特性研究

鲍刚华 程鑫彬 焦宏飞 刘华松 王占山

鲍刚华, 程鑫彬, 焦宏飞, 刘华松, 王占山. HfO2薄膜折射率非均质性生长特性研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2761-2766.
引用本文: 鲍刚华, 程鑫彬, 焦宏飞, 刘华松, 王占山. HfO2薄膜折射率非均质性生长特性研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2761-2766.
Bao Ganghua, Cheng Xinbin, Jiao Hongfei, Liu Huasong, Wang Zhanshan. Study of the evolution of refractive inhomogeneity in HfO2 thin films[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(9): 2761-2766.
Citation: Bao Ganghua, Cheng Xinbin, Jiao Hongfei, Liu Huasong, Wang Zhanshan. Study of the evolution of refractive inhomogeneity in HfO2 thin films[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(9): 2761-2766.

HfO2薄膜折射率非均质性生长特性研究

基金项目: 

国家自然科学基金(61108036,61235011);高等学校博士学科点专项科研基金(20100072120037);中央高校基本科研业务费专项资金

详细信息
    作者简介:

    鲍刚华(1981-),男,博士生,主要从事纳秒脉冲作用下氧化物薄膜的抗激光损伤特性方面的研究。

    通讯作者: 焦宏飞(1982-),男,讲师,主要从事光学薄膜方面的研究。Email:jiaohf@tongji.edu.cn
  • 中图分类号: O436

Study of the evolution of refractive inhomogeneity in HfO2 thin films

  • 摘要: 在加热的BK7基板上,采用电子束蒸发(EB)工艺制备了一系列不同厚度的HfO2单层膜,对HfO2薄膜生长过程中的折射率非均质性进行了研究。光谱分析表明薄膜非均质性与其厚度息息相关。X射线衍射(XRD)测试表明不同非均质性薄膜对应不同的微观结构;薄膜的微观结构主要由薄膜的生长机制决定。当膜厚较薄时,薄膜不易结晶,呈无定形态,此时薄膜呈正非均质性。如果沉积温度足够高,则薄膜达到一定厚度后开始结晶,此后薄膜折射率就会逐渐下降。随着薄膜继续生长,薄膜晶态结构保持恒定不再变化,非均质性也会因此保持不变达到极值。
  • [1] Chow R, Falabella S, Loomis G E, et al. Reactive evaporation of low-defect density hafnia[J]. Applied Optics, 1993, 32:5567-5574.
    [2]
    [3] Khoshman J M, Khan A, Kordesch M E. Amorphous hafnium oxide thin films for antireflection optical coatings[J]. Surface Coatings Technology, 2008, 202: 2500-2502.
    [4]
    [5] Cheng Xinbin, Zhang Jinlong, Ding Tao, et al. The effect of an electric field on the thermomechanical damage of nodular defects in dielectric multilayer coatings irradiated by nanosecond laser pulses[J]. Light: Science Applications, 2013, 2: 80.
    [6]
    [7] Hao Peng, Zhang Shuyu, Li Jianming, et al. Interlays design and its adhesion between ZnS and diamond protective coating[J]. Infrared and Laser Engineering, 2008, 37(2): 347-351. (in Chinese) 郝鹏, 张树玉, 黎建明, 等. ZnS上金刚石膜的过渡层设计和附着力研究[J]. 红外与激光工程, 2008, 37(2): 347-351.
    [8]
    [9] Bu Yikun, Zhao Li, Zheng Quan, et al. Design method of high damage threshold laser mirror[J]. Infrared and Laser Engineering, 2006, 35(2): 183-186. (in Chinese) 卜轶坤, 赵丽, 郑权, 等. 高损伤阈值激光反射镜的设计方法[J]. 红外与激光工程, 2006, 35(2): 183-186.
    [10]
    [11]
    [12] Roland Thielsch, Torsten Feigi, Norbert Kaiser, et al. Comparison of the optical properties and UV radiation resistance of HfO2 single layers deposited by reactive evaporation, lAD, and PIAD[C]//SPIE, 2000, 3902: 182-193.
    [13] Borgogno J P, Lazarides B, Pelletier E. Automatic deter-mination of the optical constants of inhomogeneous thin films[J]. Applied Optics, 1982, 21: 4020-4029.
    [14]
    [15] Tikhonravov A V, Trubetskov M K, Sullivan Brian T, et al. Influence of small inhomogeneities on the spectral characteristics of single thin films[J]. Applied Optics, 1997, 36: 7188-7198.
    [16]
    [17]
    [18] Han Jin, Zhang Jinlong, Cheng Xinbin, et al. Analysis of the half-wave hole for symmetricalharmonic beam splitter based on equivalent layer theoretics[J]. Acta Optica Sinica, 2012, 32(1): 013100-1-6. (in Chinese) 韩金, 张锦龙, 程鑫彬, 等. 基于等效层法分析对称性倍频分束镜的半波孔[J]. 光学学报, 2012, 32(1): 013100-1-6.
    [19] Lehan J P, Mao Y, Bovard B G, et al. Optical and microstructural properties of hafnium dioxide thin films[J]. Thin Solid Films, 1991, 203: 227-250.
    [20]
    [21] Zhang Dawei, Zhan Meiqiong, Gao Weidong, et al. Preparation of homogenous ZrO2 films[C]//SPIE, 2009, 5623: 215-218.
    [22]
    [23]
    [24] Jiao Hongfei, Cheng Xinbin, Lu Jiangtao, et al. Effects of substrate temperatures on the structure and properties of hafnium dioxide films [J]. Applied Optics, 2011, 50: C309-C315.
    [25] G Parjadis de Lariviere, J M Frigerio, J Rivory, et al. Estimate of the degree of inhomogeneity of the refractive index of dielectric films from spectroscopic ellipsometry[J].Applied Optics, 1992, 31(28): 6056-6061.
    [26]
    [27]
    [28] Khoshman J, Kordesch M. Optical properties of a-HfO2 thin films[J]. Surface Coatings Technology, 2006, 201(6):3530-3535.
    [29]
    [30]
    [31] Mikko Ritala, Markku Leskela, Lauri Niinisto, et al. Development of crystallinity and morphology in hafnium dioxide thin films grown by atomic layer epitaxy[J]. Thin Solid Films, 1994, 250:72-80
    [32]
    [33] Ho M Y, Gong H, Wilk G D, et al. Morphology and crystallization kinetics in HfO2 thin films grown by atomic layer deposition[J]. Journal of Applied Phpsics, 2003, 93: 1477-1481.
    [34] Liu Wei, Su Xiaoping, Zhang Shuyu, et al. Growth and characterization of HfO2 thin films[J]. Chinese Journal of Vacuum Science and Technology, 2008, 28: 159-163. (in Chinese) 刘伟, 苏小平, 张树玉, 等. 制备工艺条件对HfO2薄膜结构和性能的影响[J]. 真空科学与技术学报, 2008, 28: 159-163.
    [35]
    [36]
    [37] Harris M, Macleod H A, Ogura S, et al. The relationship between optical inhomogeneity and film structure[J]. Thin Solid Films, 1979, 57: 173.
    [38] Leger J M, Atoouf A, Tomaszewski P E, et al. Pressure-induced phase transitions and volume changes in HfO2 up to 50 GPa [J]. Physical Review B, 1993, 48: 93-98.
  • [1] 周晟, 刘定权, 王凯旋, 李耀鹏, 胡金超, 王曙光, 朱浩翔.  中短波红外双带通低温滤光片的设计与制备 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210964-1-20210964-9. doi: 10.3788/IRLA20210964
    [2] 王润福, 王多书, 范栋, 李晨, 王济洲, 董茂进.  短中波红外长线阵拼接集成滤光片技术研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210463-1-20210463-8. doi: 10.3788/IRLA20210463
    [3] 潘永刚, 张四宝, 刘政, 刘文成, 李绵, 张春娟, 罗长新.  偏振和位相调控分光膜的设计与制备 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210512-1-20210512-7. doi: 10.3788/IRLA20210512
    [4] 李子杨, 刘华松, 孙鹏, 杨霄, 白金林, 徐颖, 杨仕琪, 季一勤, 苏建忠.  激光/长波红外双谱段减反射薄膜设计与制备 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210944-1-20210944-7. doi: 10.3788/IRLA20210944
    [5] 杨伟荣, 潘永强, 郑志奇.  光学表面粒子污染物散射的单层薄膜调控特性 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210234-1-20210234-7. doi: 10.3788/IRLA20210234
    [6] 武锦辉, 凌秀兰, 刘吉, 陈鑫.  缺陷诱导光学薄膜光场增强损伤分析 . 红外与激光工程, 2021, 50(8): 20210357-1-20210357-6. doi: 10.3788/IRLA20210357
    [7] 付秀华, 张功, 张静, 刘冬梅, 杨伟声, 木锐.  短中波红外探测系统宽波段高透过率薄膜 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1017001-1017001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1017001
    [8] 王多书, 李佑路, 李凯朋, 王济洲, 董茂进.  红外光学薄膜材料折射率温度特性的研究方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 404006-0404006(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0404006
    [9] 尚鹏, 熊津平, 季一勤, 刘华松, 刘丹丹, 庄克文, 刘旭, 沈伟东.  多金属层诱导透射紫外“日盲”探测成像滤光片设计与低温制备研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 920002-0920002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0920002
    [10] 徐均琪, 苏俊宏, 葛锦蔓, 基玛 格拉索夫.  光学薄膜激光损伤阈值测量不确定度 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806007-0806007(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0806007
    [11] 周成虎, 张秋慧, 黄明明, 黄全振.  杂质微粒对薄膜的损伤效应 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 721004-0721004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0721004
    [12] 潘永强, 陈佳.  光学薄膜减散射特性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 118007-0118007(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0118007
    [13] 艾万君, 熊胜明.  离子束辅助沉积大口径光学薄膜 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 183-188.
    [14] 王济洲, 李宏, 熊玉卿, 董茂进, 张玲, 李晨.  一种具有抗静电反红外诱导滤光片的设计与制备 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3005-3009.
    [15] 李凯朋, 王多书, 李晨, 王济州, 董茂进, 张玲.  光学薄膜参数测量方法研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 1048-1052.
    [16] 代福, 熊胜明.  高重复频率DPL 激光对光学薄膜元件损伤实验研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2074-2080.
    [17] 刘华松, 傅翾, 季一勤, 张锋, 陈德应, 姜玉刚, 刘丹丹, 王利栓, 冷健, 庄克文.  离子束溅射制备氧化物薄膜沉积速率调整方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2192-2197.
    [18] 付秀华, 杨永亮, 刘国军, 李琳, 潘永刚, Ewan Waddell.  大面积头罩上类金刚石薄膜均匀性研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 181-184.
    [19] 郝宏刚, 周翱, 饶敏, 阮巍.  采用光热失调技术的光学薄膜吸收均匀性测量系统 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2842-2845.
    [20] 孙岩, 付秀华, 石澎, 姚林.  红外探测器滤光膜的研究与制备 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 129-132.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  313
  • HTML全文浏览量:  26
  • PDF下载量:  178
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-01-15
  • 修回日期:  2015-02-23
  • 刊出日期:  2015-09-25

HfO2薄膜折射率非均质性生长特性研究

    作者简介:

    鲍刚华(1981-),男,博士生,主要从事纳秒脉冲作用下氧化物薄膜的抗激光损伤特性方面的研究。

    通讯作者: 焦宏飞(1982-),男,讲师,主要从事光学薄膜方面的研究。Email:jiaohf@tongji.edu.cn
基金项目:

国家自然科学基金(61108036,61235011);高等学校博士学科点专项科研基金(20100072120037);中央高校基本科研业务费专项资金

  • 中图分类号: O436

摘要: 在加热的BK7基板上,采用电子束蒸发(EB)工艺制备了一系列不同厚度的HfO2单层膜,对HfO2薄膜生长过程中的折射率非均质性进行了研究。光谱分析表明薄膜非均质性与其厚度息息相关。X射线衍射(XRD)测试表明不同非均质性薄膜对应不同的微观结构;薄膜的微观结构主要由薄膜的生长机制决定。当膜厚较薄时,薄膜不易结晶,呈无定形态,此时薄膜呈正非均质性。如果沉积温度足够高,则薄膜达到一定厚度后开始结晶,此后薄膜折射率就会逐渐下降。随着薄膜继续生长,薄膜晶态结构保持恒定不再变化,非均质性也会因此保持不变达到极值。

English Abstract

参考文献 (38)

目录

    /

    返回文章
    返回