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HfO2-SiO2混合膜力学性能

卜笑庆 张锦龙 潘峰 刘华松 樊荣伟

卜笑庆, 张锦龙, 潘峰, 刘华松, 樊荣伟. HfO2-SiO2混合膜力学性能[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(9): 921001-0921001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0921001
引用本文: 卜笑庆, 张锦龙, 潘峰, 刘华松, 樊荣伟. HfO2-SiO2混合膜力学性能[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(9): 921001-0921001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0921001
Bu Xiaoqing, Zhang Jinlong, Pan Feng, Liu Huasong, Fan Rongwei. Mechanical properties of HfO2-SiO2 mixed films[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(9): 921001-0921001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0921001
Citation: Bu Xiaoqing, Zhang Jinlong, Pan Feng, Liu Huasong, Fan Rongwei. Mechanical properties of HfO2-SiO2 mixed films[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(9): 921001-0921001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0921001

HfO2-SiO2混合膜力学性能

doi: 10.3788/IRLA201847.0921001
基金项目: 

国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(U1430130,U1630124);国家自然科学基金(91536111,61235011)

详细信息
    作者简介:

    卜笑庆(1993-),男,硕士生,主要从事薄膜力学性能方面的研究。Email:bxq@tongji.edu.cn

  • 中图分类号: O484.5

Mechanical properties of HfO2-SiO2 mixed films

  • 摘要: 利用离子辅助电子束双源共蒸发工艺方法,制备了SiO2掺杂含量分别为0、13%、20%、30%、40%和100%的六组HfO2-SiO2混合膜。采用纳米压痕法测量了不同组分混合膜的杨氏模量和硬度,并研究了混合膜杨氏模量和硬度随SiO2含量增长的变化规律。结果显示,随着SiO2含量增加,混合膜杨氏模量和硬度均减小,双组分复合材料并联模型可以较好地拟合杨氏模量随混合膜SiO2含量变化关系。为了解释混合膜力学性能随SiO2含量变化规律,对混合膜进行了XRD测试,研究了混合膜微观结构与杨氏模量和硬度的关系,发现结晶对硬度影响显著,对杨氏模量影响较小;用Zygo干涉仪测量了样品的面形,获得了薄膜残余应力随SiO2含量的变化规律,表明SiO2掺杂能减小HfO2薄膜压应力。
  • [1] Gallais L, Capoulade J, Natoli J Y, et al. Laser damage resistance of hafnia thin films deposited by electron beam deposition, reactive low voltage ion plating, and dual ion beam sputtering[J]. Applied Optics, 2008, 47(13):107-113.
    [2] Zhang L, Cheng X, Zhang J, et al. Characterization of grain sizes and roughness of HfO2 single layers[J]. Applied Optics, 2017, 56(4):24-29.
    [3] Al Asmar R, Juillaguet S, Ramonda M, et al. Fabrication and characterization of high quality undoped and Ga2O3-doped ZnO thin films by reactive electron beam co-evaporation technique[J]. Journal of Crystal Growth, 2005, 275(3-4):512-520.
    [4] Chen J S, Chao S, Kao J S, et al. Mixed films of TiO2-SiO2 deposited by double electron beam coevaporation[J]. Applied Optics, 1996, 35(1):90-96.
    [5] Mende M, Schrameyer S, Ehlers H, et al. Laser damage resistance of ion-beam sputtered Sc2O3/SiO2 mixture optical coatings[J]. Applied Optics, 2013, 52(7):1368-1376.
    [6] Mazur M, Poniedzialek A, Kaczmarek D, et al. Investigation of various properties of HfO2-TiO2 thin film composites deposited by multi-magnetron sputtering system[J]. Applied Surface Science, 2017, 421:170-178.
    [7] Stenzel O, Wilbrandt S, Schurmann M, et al. Mixed oxide coatings for optics[J]. Applied Optics, 2011, 50(9):69-74.
    [8] Xing H, Zhu M, Chai Y, et al. Study of hafina-silica mixed coatings with different compositions prepared by E-beam co-evaporation[C]//SPIE, 2015, 9532:1-6.
    [9] Kamble N M, Tokas R B, Biswas A, et al. Determination of the optical constants of HfO2-SiO2 composite thin films through reverse fitting of transmission spectra[J]. Vacuum, 2011, 86(4):422-428.
    [10] Jena S, Tokas R B, Kamble N M, et al. Optical properties and laser damage threshold of HfO2-SiO2 mixed composite thin films[J]. Applied Optics, 2014, 53(5):850-860.
    [11] Zhang J, Bu X, Ma B, et al. Research on the mechanical stability of high laser resistant coatings on lithium triborate crystal[J]. Applied Optics, 2017, 56(4):117-122.
    [12] Abernathy M R, Hough J, Martin I W, et al. Investigation of the Young's modulus and thermal expansion of amorphous titania-doped tantala films[J]. Applied Optics, 2014, 53(15):3196-3202.
    [13] Yang C, Pham J. On the fracture toughness measurement of thin film coated silicon wafers[J]. Silicon, 2015, 7(1):27-30.
    [14] Ohring M, Materials Science of Thin Films[M]. San Diego:Academic Press, 2001.
    [15] Tsai R Y. Hardness of TiO2-MgF2 mixed films prepared by reactive ion-assisted deposition[J]. Applied Physics Letters, 1994, 65(1):37-39.
    [16] Venkatachalam D K, Bradby J E, Saleh M N, et al. Nanomechanical properties of sputter-deposited HfO2 and HfxSi1-xO2 thin films[J]. Journal of Applied Physics, 2011, 110(4):043527.
    [17] Niu X, Jiao H, Bao G, et al, HfO2-SiO2 mixed film deposited by ion-assisted deposition coevaporation[C]//SPIE, 2017, 10447:9.
    [18] Oliver W C, Pharr G M. An improved technique for determining hardness and elastic-modulus using load and displacement sensing indentation experiments[J]. Journal of Materials Research, 1992, 7(6):1564-1583.
    [19] Tamulevicius S. Stress and strain in the vacuum deposited thin films[J]. Vacuum, 1998, 51(2):127-139.
    [20] Mehrotra K, Oliver J B, Lambropoulos J C. Nano-indentation of single-layer optical oxide thin films grown by electron-beam deposition[J]. Applied Optics, 2015, 54(9):2435-2440.
    [21] Vargas A L M, Ribeiro F D, Hubler R. Changes in the Young's modulus of hafnium oxide thin films[J]. Nuclear Instruments Methods in Physics Research Section B-Beam Interactions with Materials and Atoms, 2015, 365(Part A):362-366.
    [22] Tsai R Y, Hua M Y. Microstructural, optical, and mechanical properties of reactive electron beam coevaporated TiO2-MgF2 composite films[J]. Applied Optics, 1996, 35(25):5073-5079.
    [23] Pond B J, Debar J I, Carniglia C K, et al. Stress reduction in ion beam sputtered mixed oxide films[J]. Applied Optics, 1989, 28(14):2800-2805.
  • [1] 张玉杰, 徐雷, 管钰晴, 邹文哲, 郭创为, 雷李华, 傅云霞, 郭珍艳, 顾振杰, 邓晓.  基于平面反射式全息光栅的激光自混合纳米位移测量研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(4): 20220676-1-20220676-8. doi: 10.3788/IRLA20220676
    [2] 杨广峰, 郜峰, 崔静, 薛安源.  扫描速度对300M钢熔覆C276涂层组织及性能的影响 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220328-1-20220328-9. doi: 10.3788/IRLA20220328
    [3] 田笑含, 张江风, 张晓玲, 孟庆端.  隔离槽对锑化铟探测器芯片断裂的影响 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210599-1-20210599-5. doi: 10.3788/IRLA20210599
    [4] 雷李华, 张馨尹, 吴俊杰, 李智玮, 李强, 刘娜, 谢张宁, 管钰晴, 傅云霞.  基于混合优化算法的纳米薄膜参数表征 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0213001-0213001. doi: 10.3788/IRLA202049.0213002
    [5] Guo Ming, Zhang Yongxiang, Zhang Wenying, Li Hong.  Thermal damage of monocrystalline silicon irradiated by long pulse laser . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0305002-0305002-9. doi: 10.3788/IRLA202049.0305002
    [6] 冯秦旭, 齐润泽, 李文斌, 倪航剑, 黄秋实, 张众, 王占山.  涂硼中子探测器用B4C薄膜的应力和粘附力研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 68-74. doi: 10.3788/IRLA201948.S217001
    [7] 卞宏友, 翟泉星, 曲伸, 杨光, 王伟, 王维.  GH738合金激光沉积修复试验研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 706002-0706002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0706002
    [8] 杨光, 王文东, 钦兰云, 任宇航, 李长富, 王维.  退火温度及保温时间对激光沉积制造TA15钛合金微观组织和显微硬度的影响 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 806006-0806006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0806006
    [9] 易明芳, 祝祖送, 李伶利.  纳米银立方体与银膜耦合结构的电场特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 720003-0720003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0720003
    [10] 钦兰云, 庞爽, 杨光, 王超, 王维.  激光沉积修复ZL114A铝合金的显微组织及显微硬度研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 506004-0506004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0506004
    [11] 陆益敏, 郭延龙, 黄国俊, 黎伟, 万强, 唐璜.  脉冲激光沉积低内应力多层类金刚石膜 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 921001-0921001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0921001
    [12] 武伟, 陈桂明, 赵娜, 樊博璇.  激光在高速钢表面加工沟槽表面织构的实验研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 206008-0206008(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0206008
    [13] 贺锋涛, 曹金凤, 王晓琳, 朱玉晗, 左波, 王静.  基于激光散斑的应力传感系统 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3729-3733.
    [14] 李春艳, 吴易明, 高立民, 陆卫国.  磁光调制法测量玻璃内应力 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 911-916.
    [15] 高业胜, 刘志明, 韩正英, 赵耀.  基于布里渊散射的保偏光纤环应力分布特性研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4056-4060.
    [16] 张兴权, 左立生, 余晓流, 戚晓利, 黄志来, 王彪, 段仕伟.  强激光诱导的应力波在靶板中衰减特性数值模拟 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 681-686.
    [17] 陈晟, 马艳, 张萍萍, 王建波, 邓晓, 肖盛炜, 马蕊, 李同保.  原子纳米光刻中双层光学掩膜的实现方法研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2070-2073.
    [18] 李强, 黄泽铗, 徐雅芹, 张凌云, 史骥, 王智.  基于单模-多模-单模光纤模间干涉的传感系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1630-1636.
    [19] 樊烨, 肖光宗, 张斌.  四频差动激光陀螺中水晶片在应力作用下的光学性质 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1198-1203.
    [20] 刘华松, 傅翾, 王利栓, 姜玉刚, 冷健, 庄克文, 季一勤.  离子束溅射参数与Ta2O5薄膜特性的关联性 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1770-1775.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-05
  • 修回日期:  2018-05-03
  • 刊出日期:  2018-09-25

HfO2-SiO2混合膜力学性能

doi: 10.3788/IRLA201847.0921001
    作者简介:

    卜笑庆(1993-),男,硕士生,主要从事薄膜力学性能方面的研究。Email:bxq@tongji.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金(U1430130,U1630124);国家自然科学基金(91536111,61235011)

  • 中图分类号: O484.5

摘要: 利用离子辅助电子束双源共蒸发工艺方法,制备了SiO2掺杂含量分别为0、13%、20%、30%、40%和100%的六组HfO2-SiO2混合膜。采用纳米压痕法测量了不同组分混合膜的杨氏模量和硬度,并研究了混合膜杨氏模量和硬度随SiO2含量增长的变化规律。结果显示,随着SiO2含量增加,混合膜杨氏模量和硬度均减小,双组分复合材料并联模型可以较好地拟合杨氏模量随混合膜SiO2含量变化关系。为了解释混合膜力学性能随SiO2含量变化规律,对混合膜进行了XRD测试,研究了混合膜微观结构与杨氏模量和硬度的关系,发现结晶对硬度影响显著,对杨氏模量影响较小;用Zygo干涉仪测量了样品的面形,获得了薄膜残余应力随SiO2含量的变化规律,表明SiO2掺杂能减小HfO2薄膜压应力。

English Abstract

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