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热处理对双离子束溅射SiO2薄膜力学及热力学特性的影响

冷健 季一勤 刘华松 庄克文 刘丹丹

冷健, 季一勤, 刘华松, 庄克文, 刘丹丹. 热处理对双离子束溅射SiO2薄膜力学及热力学特性的影响[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(6): 621002-0621002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0621002
引用本文: 冷健, 季一勤, 刘华松, 庄克文, 刘丹丹. 热处理对双离子束溅射SiO2薄膜力学及热力学特性的影响[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(6): 621002-0621002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0621002
Leng Jian, Ji Yiqin, Liu Huasong, Zhuang Kewen, Liu Dandan. Influence of thermal annealing on mechanical and thermoelastic characteristics of SiO2 films produced by DIBS[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(6): 621002-0621002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0621002
Citation: Leng Jian, Ji Yiqin, Liu Huasong, Zhuang Kewen, Liu Dandan. Influence of thermal annealing on mechanical and thermoelastic characteristics of SiO2 films produced by DIBS[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(6): 621002-0621002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0621002

热处理对双离子束溅射SiO2薄膜力学及热力学特性的影响

doi: 10.3788/IRLA201847.0621002
基金项目: 

国家自然科学基金(61775167,61405145,61235011,61705165);天津市自然科学重点基金(15JCZDJC31900);中国博士后科学基金(2015T80115,2014M560104)

详细信息
    作者简介:

    冷健(1983-),男,高级工程师,博士,主要从事光学薄膜的制备及其特性方面的研究。Email:lenjianbit@aliyun.com

  • 中图分类号: O436

Influence of thermal annealing on mechanical and thermoelastic characteristics of SiO2 films produced by DIBS

  • 摘要: 光学薄膜的力学及热力学特性决定了光学系统性能的优劣。采用双离子束溅射的方法在硅110和肖特石英Q1基底上制备了SiO2薄膜,并对制备的膜层进行退火处理。系统研究了热处理前后SiO2薄膜的力学及热力学特性。研究结果表明,750℃退火条件下SiO2薄膜的弹性模量(Er)增加到72 GPa,膜层硬度增加到10 GPa。镀完后未经退火处理的SiO2薄膜表现为压应力,但是应力值在退火温度达到450℃以上时急剧降低,说明热处理有助于改善SiO2薄膜内应力。经退火处理的SiO2薄膜泊松比(vf)为0.18左右。退火前后SiO2薄膜的杨氏模量(Ef)都要比石英块体材料大,并且750℃退火膜层杨氏模量增加了50 GPa以上。550℃退火的SiO2薄膜热膨胀系数(f)从6.7810-7℃-1降到最小值5.2210-7℃-1。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-05
  • 修回日期:  2018-02-11
  • 刊出日期:  2018-06-25

热处理对双离子束溅射SiO2薄膜力学及热力学特性的影响

doi: 10.3788/IRLA201847.0621002
    作者简介:

    冷健(1983-),男,高级工程师,博士,主要从事光学薄膜的制备及其特性方面的研究。Email:lenjianbit@aliyun.com

基金项目:

国家自然科学基金(61775167,61405145,61235011,61705165);天津市自然科学重点基金(15JCZDJC31900);中国博士后科学基金(2015T80115,2014M560104)

  • 中图分类号: O436

摘要: 光学薄膜的力学及热力学特性决定了光学系统性能的优劣。采用双离子束溅射的方法在硅110和肖特石英Q1基底上制备了SiO2薄膜,并对制备的膜层进行退火处理。系统研究了热处理前后SiO2薄膜的力学及热力学特性。研究结果表明,750℃退火条件下SiO2薄膜的弹性模量(Er)增加到72 GPa,膜层硬度增加到10 GPa。镀完后未经退火处理的SiO2薄膜表现为压应力,但是应力值在退火温度达到450℃以上时急剧降低,说明热处理有助于改善SiO2薄膜内应力。经退火处理的SiO2薄膜泊松比(vf)为0.18左右。退火前后SiO2薄膜的杨氏模量(Ef)都要比石英块体材料大,并且750℃退火膜层杨氏模量增加了50 GPa以上。550℃退火的SiO2薄膜热膨胀系数(f)从6.7810-7℃-1降到最小值5.2210-7℃-1。

English Abstract

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