电子束蒸发和离子束溅射HfO2紫外光学薄膜

hfo2镀膜材料HfO2是一种重要的电子级高介电常数材料，广泛用于薄膜晶体管、隧道结、金属绝缘体场效应晶体管、热释电探测器等器件中。

由于该材料的介电常数高、氧化物盒漏电流小、极化场和界面态少等优点，使得它在集成电路和光学结构领域中具有重要的应用价值。

在这里我们将重点介绍hfo2镀膜材料的性质和制备方法。

首先，HfO2是一种具有高介电常数的氧化物材料。

它的介电常数在不同的制备条件下可能会有所变化，但通常在约20到30之间。

此外，它具有很高的禁带宽度，约为5-6电子伏特。

这个优点使得hfo2成为了高效隔离材料，可防止晶体管器件中的漏电流。

其次，该材料的界面特性很好。

它的界面态比较少，因此在设备应用时，很难出现不稳定的反应，可确保良好的稳定性和高效性能。

此外，HfO2具有相对较高的热稳定性。

相比于其他高介电常数氧化物材料，它的热稳定性非常高，可在高温环境中长时间使用。

这个优点使得它可以广泛应用于集成电路中。

最后，HfO2的制备方法比较简单。

它可以使用各种化学合成方法、物理气相沉积和溅射技术等方法进行制备，成本比较低。

HfO2镀膜材料的制备方法常见的制备hfo2镀膜材料的方法包括两步法、物理气相沉积和化学溶胶-凝胶法等。

1. 两步法两步法是制备HfO2的主要方法之一，包括两个步骤：HfO2沉淀和热处理。

该方法需要将HfCl4等前驱体加入到水溶液中，与浓度为0.1mol/L的氨水反应，生成沉淀。

然后，将沉淀通过高温退火处理，形成HfO2的晶体结构。

2. 物理气相沉积物理气相沉积是将HfO2薄膜在真空气氛下进行制备的一种方法。

这个方法需要使用极高的温度和气压，使Hf源在高温的氧气气氛中进行反应，形成HfO2沉积层。

该方法需要使用专业的设备和高成本的材料，成本比较高。

3. 化学溶胶-凝胶法化学溶胶-凝胶法是最近几年发展起来的一种制备HfO2的方法。

它是将Hf源与一种有机物添加到水性溶液中开始的，然后在室温下进行淀析，形成凝胶。

光学薄膜的制备及其在光学器件中的应用光学薄膜是一种通过在透明基材上沉积一层或几层具有特定光学性能的材料来实现特定光学功能的技术。

光学薄膜广泛应用在各种光学器件中，如激光器、太阳能电池、液晶显示器等。

在本文中，我们将重点介绍光学薄膜的制备及其在光学器件中的应用。

一、光学薄膜的制备1. 干蒸发法干蒸发法是一种最常用的光学薄膜制备方法。

其原理是将材料加热至高温，使其蒸发并沉积在基材表面。

通常使用电子束蒸发、电弧蒸发和反应式磁控溅射等技术进行干蒸发。

2. 溶液法溶液法是利用金属盐或有机化合物在溶液中形成溶液，再将溶液加热蒸发并沉积在基材表面。

溶液法具有制备大面积、均匀薄膜的优点，但需要严格控制溶液成分和工艺条件。

3. 离子束沉积法离子束沉积法是一种通过将高能离子轰击材料表面而产生剥离原子或分子，从而形成薄膜的方法。

离子束沉积法可以制备高质量的多层膜结构，但需要较高的成本和复杂的工艺条件。

二、光学薄膜在光学器件中的应用1. 激光器光学薄膜在激光器中广泛应用，其中最常见的应用是激光膜。

激光膜是一种具有高反射率、高透过率和低损耗的膜，通常由金属、二氧化硅或氮化硅等材料制成。

激光膜可以将激光束反射或透过，使激光束得到增强或衰减，并被广泛应用于激光器的共振镜、输出镜和半导体激光器的腔体镜等部件。

2. 太阳能电池太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的器件，光学薄膜在太阳能电池中扮演着控制入射光谱和增强光子吸收的重要角色。

通过制备适合的光学薄膜，可以增强太阳能电池对光子的吸收率和光电转换效率，从而提高太阳能电池的性能。

3. 液晶显示器液晶显示器是一种利用液晶材料控制光的传输和反射来显示图像的器件，光学薄膜在液晶显示器中扮演着控制光的偏振和传输的重要角色。

制备具有特定光学性能的光学薄膜可以优化液晶显示器对光的控制，从而提高显示器的图像质量和亮度。

结语光学薄膜制备技术和应用在现代光电器件中起着重要的作用。

通过制备具有特定光学性能的光学薄膜，可以优化光学器件的性能和功能，从而促进光电技术的发展。

氧化物薄膜的制备及性质研究随着科技的不断进步和发展，氧化物薄膜作为一种新型材料逐渐受到广泛的关注和研究。

氧化物薄膜的制备及性质研究对于提高材料的性能，提高材料的应用领域具有非常重要的意义。

一、氧化物薄膜的制备方法1. 离子束溅射法离子束溅射法是一种常用的氧化物薄膜制备方法。

它通过向靶材表面激发离子束，使其释放出原子或者离子，经过究出形成薄膜。

由于其制备过程在真空环境中进行，保证了薄膜的纯度和致密性。

同时离子束溅射法还具有制备厚度均匀、成型精度高等优点。

2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种利用化学气相反应制备氧化物薄膜的方法。

在该方法中，经过适当的条件和参数设置，采用气相反应将沉积材料形成气态物质，随后气体混合并靠近底板，由于化学反应而产生激活，置于原始气氛中成为氧化薄膜。

化学气相沉积法具有原子淀积方便、生产效率高等特点，同时还具有全面性、可控性，以及利用多种成分淀积等优点。

3. 电化学沉积法电化学沉积法是利用电化学反应，在电极表面上沉积材料的方法。

这种方法是利用溶液中的离子作为沉积质，利用大量的原子或离子通过电导作用将溶解质沉积到电极上，形成氧化物薄膜。

电化学沉积法具有操作简单、制备容易、工艺成本低等优点。

二、氧化物薄膜的性质研究1. 光学特性氧化物薄膜的光学特性是其研究的重要方向之一。

光学特性的研究可以主要在薄膜的透射率、反射率、吸收率、电磁波障碍等特性进行分析。

多种氧化物薄膜在短波长、长波长的光线下表现出不同的光学特性，光学特性的研究有助于探究氧化物薄膜的应用前景，以及材料特性的深入理解。

2. 电学性质电学性质一直是氧化物薄膜的研究热点之一。

氧化物薄膜在电学性质方面有很多优点，例如电介质的应用，金属/气体电场加速器中的电击穿特性等等。

不同的制备方法和制备成分都会影响电学性质的特征。

因此，研究氧化物薄膜的电学性质可以为其应用领域提供更广阔的发展空间。

3. 磁性特性氧化物薄膜的磁性特性是其研究的另一个方向。

第35卷　增刊Ⅰ2007年　3月　华　中　科　技　大　学　学　报(自然科学版)J.Huazho ng Univ.of Sci.&Tech.(Nature Science Edition)Vol.35Sup.Ⅰ　Ma r.　2007收稿日期:2006212212.作者简介袁宏韬(82),男,博士研究生;长春,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所(333)255@基金项目国家高技术研究发展计划资助项目(3);中国科学院光电集团资助项目(KG X 25)沉积方式对Hf O 2薄膜激光损伤阈值的影响袁宏韬1,2　张贵彦1,2　阚珊珊1(1中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;2中国科学院研究生院,北京100039)摘要:分别采用电子束蒸镀、离子束辅助沉积、离子束反应辅助沉积、双离子束溅射技术制备了二氧化铪薄膜,研究了薄膜的光学特性、缺陷、残余应力、弱吸收和抗激光损伤阈值.发现离子束反应辅助沉积的二氧化铪薄膜具有低的缺陷密度和高的损伤阈值;双离子束溅射的二氧化铪薄膜具有高的折射率、高的残余应力和低的损伤阈值.对二氧化铪薄膜的损伤阈值与上述特性之间的依赖关系进行了讨论,发现残余应力是影响薄膜抗激光损伤阈值的一个重要原因.关　键　词:二氧化铪薄膜;激光损伤阈值;物理汽相沉积中图分类号:TN244 文献标识码:A 文章编号:167124512(2007)S120108204Influence of the deposit ion method on the la ser inducedda ma ge threshold of H f O 2thin f ilmsYu an H on g tao1,2　Zh an g Gu i ya n 1,2　Ka n Sh ans ha n 1(1Changchun Institute of Optic s ,Fine Mecha nic s and Physics ,Chine se Academy of Sciences ,Cha ngchun 130033,China ;2Graduate School of the Chine se Academy of Scie nces ,Beijing 100039,China )Abstract :Hf O 2t hi n fil ms were p repare d by el ect ron 2beam evaporation (EB E ),ion 2beam 2assi sted dep 2osi tion (I BAD ),ion 2beam react ive assist ed deposi tion (I B RAD )and dual 2ion 2beam sputt ering deposi 2t ion (DIBSD).Opt ical propertie s ,surface defect ,resi dual st re ss ,wea k absorption and la ser induced damage t hreshol d (L I D T )were investi gated.It wa s found t hat t he HfO 2fil m deposit ed by DI B SD had lower nodular defect densit ies and hi gher L ID T ;t he HfO 2film depo si ted by D I B SD showed hi ghe r re 2f raction ,higher re si dual st ress a nd lower L I D T.Then ,t he dependence of L ID T on t he se properties was di scusse d.It wa s found t hat resi dual st re ss wa s a i mporta nt f actor affecti ng t he film s ′L ID T.K ey w or ds :HfO 2t hi n fi lm ;laser i nduce d damage t hreshold ;physical vapor depo sit ion 薄膜是激光系统中最易损伤的薄弱环节,随着高功率激光的发展,薄膜的激光损伤问题成为影响各种激光系统稳定性和使用寿命的重要因素之一.薄膜损伤不但会使光束质量下降,阻碍系统的最优化性能发挥,严重时还会发生连锁反应,导致其他光学元件的损伤,从而使整个系统崩溃.二氧化铪(Hf O 2)是最常用的强激光薄膜材料之一,具有从紫外到红外较宽的透明区域(0.22～12.00μm),同时还具有高的折射系数和较高的抗激光损伤阈值[1],通常作为高折射率材料与其他低折射率材料一起设计成符合各种不同要求的激光多层膜.本研究分别采用电子束蒸镀、离子辅助沉积、离子束反应辅助沉积和双离子束溅射四种方法制备HfO 2薄膜,并对薄膜的光学特性、缺陷、残余应力、弱吸收、抗激光损伤阈值进行了测量研究,最后讨论了薄膜的激光损伤阈值与这些性质的依赖关系.:197100.E ma il :lao g u n 0sina.co m:2001A A 12100C 240.1　实验1.1　样品制备将采用电子束蒸镀、离子辅助沉积、离子束反应辅助沉积、双离子束溅射四种方法制备的HfO2薄膜样品分别编号为:A,B,C,D.基片材料为K9,用超声波清洗.样品A,B,C是在ZS21100真空镀膜机上镀制的.离子源为Veeco公司生产的MarkⅡ端部霍尔源,阴极采用空心阴极,以减少灯丝带来的污染.离子源阳极充入氧气产生反应和辅助所需的氧离子,空心阴极充入氩气,提供维持放电和中和正离子的电子.本底真空为1m Pa,烘烤温度260℃.采用光学极值控厚方式,控制波长是500nm,光学厚度是5H(H代表光学厚度为λ/4,λ是监控波长).其他实验条件见表1.表1　制备样品A,B,C的实验参数样品总压强/10-2PaO2分压/mPa离子源阳极电压/V离子源阳极电流/A沉积速率/(nm s-1)A 1.090.3B 1.39150 2.00.3C 3.626150 5.00.2 样品D是在Veeco公司生产的Spector双离子束溅射镀膜机上镀制的,主辅源分别是160mm 和120mm射频离子源,射频频率为13.56M Hz, 160mm离子源为聚焦型,120m m离子源为发散型.主离子源使石英放电室中的氩气发生电离,产生的氩离子由屏栅极正电压聚焦后又经加速栅极的负电场加速,经中和器电子中和后轰击靶材,溅射出靶材的分子或原子;120m m辅助离子源产生氩和氧离子,主要作用是在成膜前对基片进行预清洗并使基片表面活化,改善膜基过渡层的结构和性质,同时在沉积过程中对溅射材料的分子或原子进行辅助轰击,增加膜层的附着力和堆积密度.实验所用的材料为金属H f靶(纯度为99.5%),溅射离子源、靶和基板互成直角,即靶平面和基板平面成45°,并在溅射时靶材以±3.5°扫描.夹具采用单轴高速旋转式金属夹具.本底真空0.3mPa,烘烤温度为80℃.采用时间控厚方式,设定时间为2300s.主离子源束压和束流分别为1200V和600mA,辅助离子源束压和束流分别为V和5　样品测试采用公司生产的L 分光光度计(透射率测量精度±0.08%)测量了样品的透射光谱,波长间隔为1nm,测量范围为350～1200nm.根据透射光谱,用TFCalc软件拟和出薄膜的折射率.用Nomarski显微镜对样品的表面缺陷进行观察,观测前先用干燥的氮气对薄膜的表面进行吹洗,吹去表面的吸附物,然后进行观测,把在放大200倍下能观测到的瑕疵点定义为缺陷.用ZYG O GP I XP HR数字波面干涉仪测量镀膜前后的干涉条纹,根据干涉条纹的变化计算出镀膜前后基片曲率半径的变化,再由Stoney公式[2]计算出薄膜的残余应力.采用表面热透镜技术测量样品的表面弱吸收,测量装置和原理可参见文献[3].泵浦光为50W,1064nm的连续激光束,通过透镜聚焦至样品表面,光斑直径为60μm.探测光为20m W, 632.8nm的He2Ne激光,它经过透镜聚焦至样品表面,光斑直径为400μm.实验时首先对每个样品表面的不同部位测量10个点,然后取平均值作为该样品的弱吸收大小.采用波长为1064nm,N d∶YA G电光调Q 单模激光对薄膜的激光损伤阈值进行了测量,测量装置图见文献[4].入射角为0°,重复频率为1Hz,脉冲宽度为12ns.采用刀口扫描法测得的样品表面光斑半径为467μm.激光在样品表面的辐照间隔为1.5m m,共计测量10×10个点.采用12on21的方式[5]进行测试,实验中用CCD显微镜头对损伤情况进行了实时监测.2　结果与分析2.1　光学特性图1给出了样品的透射光谱曲线,根据光谱曲线用TFCalc软件拟和样品的折射率如图2所示.在已知薄膜和体材料折射率时,由n f=n sρ+图　样品的透射光谱曲线901增刊Ⅰ 袁宏韬等:沉积方式对HfO2薄膜激光损伤阈值的影响 20017mA.1.2Perki n El mer ambda9001图2　样品的折射率n v(1-ρ)可以算出薄膜的堆积密度[6].式中:n s, n v和n f分别为体材料、空气和薄膜的折射率;ρ为堆积密度.折射率和对应的堆积密度值见表2.表2　样品的折射率和堆积密度(λ=400nm)样品nρ/(kg m-3)A 2.00570.84B 2.04070.88C 1.99350.83D 2.18290.99 薄膜的堆积密度通常和沉积粒子的能量、基片的温度有关,离子束溅射和离子束反应辅助沉积的膜料粒子相对于电子束沉积具有较高的能量,到达基片表面时具有较大的迁移率,因此堆积密度大,折射率高.而离子束反应辅助沉积过程中,为了保证Hf O2的理想化学配比,充入了较多的氧气,使真空室压强升高(0.036Pa),粒子平均自由程缩短,碰撞几率增加,到达基片时已损失了大部分能量,致使膜质疏松,堆积密度低.2.2　缺陷图3给出了Nomarski显微镜拍摄到的样品表面的局部状况.从整个膜面的统计结果看,A和B的缺陷数目相近,C要少很多,D几乎找不到明显的表面缺陷.说明离子束反应辅助沉积和双离子束溅射能有效减少结瘤缺陷.2.3　应力特性、弱吸收和激光损伤阈值样品的应力、弱吸收和激光损伤阈值的数据见表3.表3　样品的应力、弱吸收和激光损伤阈值样品应力/MPa弱吸收/10-6损伤阈值/ (J cm-2)A18518.58.35B-26817.48.62C-11363.812.80D85885 从残余应力数据可以看出,电子束蒸镀的样品表现为张应力,其他三个样品为压应力样图3　用Nomar ski显微镜暗场下观测到的样品的表面状况品D具有最高的压应力,几乎是C的8倍,因此推断离子束溅射出粒子的较高能量(10～40eV)加上辅源的轰击作用是造成样品D具有强大压应力的原因.从弱吸收数据可见,样品C的吸收最高,D 的吸收最低,A和B介于两者之间.样品D缺陷较少且化学配比合理,因此它的吸收最小.通过对金属Hf靶的组分分析来看,靶材中含有较多的Fe杂质(155×10-6),这可能是样品D的吸收主要来源.样品A和B的吸收主要来源是结瘤缺陷,它们的缺陷密度相当,由于氧离子比氧气更易与失氧的氧化铪结合,使B的化学配比更为合理,吸收略小于A的.样品C的缺陷很少,但化学配比不够合理使它表现出很高的吸收,它的主要吸收来源是本征吸收.从样品的激光损伤阈值中发现,它和弱吸收数据之间存在着矛盾.样品C的吸收最高,损伤阈值却是最高;样品D的吸收最低,损伤阈值却远不及C的.从吸收来源看,A和B主要是结瘤吸收,C主要是本征吸收,D主要是杂质吸收.根据薄膜的缺陷损伤理论[7],结瘤吸收要比本征吸收和杂质吸收更易造成薄膜的损伤,这是因为激光与三者相互作用时结瘤周围电场和温度场的变化要比本征吸收和杂质剧烈得多,所以A和B的损伤阈值要低于C和D的.A和B的吸收来源相同,缺陷密度也相当,B 的吸收低于A的,因此阈值略高于A的.D的吸收最低,损伤阈值却不是最高的,可能是D的结构过于致密和强大的应力造成的根据薄膜的热力耦合损伤理论,在激光照下,薄膜吸收光能从而使温度升高,热膨胀引起的应力迅速增加,当应力11 华　中　科　技　大　学　学　报(自然科学版)　第35卷-72.9.A..大于薄膜本身的断裂强度时便产生损伤.缺陷吸收导致热膨胀引起的应力增加可以表示为[8]Δp=α{E/[3(1-2ν)]}ΔT,式中:α为热膨胀系数;ν为泊松比;E为弹性模量;ΔT为激光辐照时由于吸收引起的温度上升,它与激光的性质和薄膜的结构有着密切的关系.ΔT的一级近似可由下式给出:ΔT(t)=(M/K)l n(1+Q Kt),式中:t为应力脉冲从吸收点传播到自由面所需的时间;M是常数,与激光能量和光束半径有关; K是膜的热导;Q也是常数,与激光束半径、膜的密度和比热相关.假定M和Q随薄膜的结构改变不大,可得ΔT主要依赖于Kt,而Q Kt远小于1,因此ln(1+Q Kt)≈Q Kt,ΔT就与热导无关而与t 呈线性关系了.在结构疏松致密性较差的薄膜中t较小,相应ΔT和Δp也较小.缺陷吸收导致热膨胀引起的应力增加将施加到薄膜本身的应力体系中,若薄膜本身的应力就很大,则很容易造成薄膜的断裂损伤.样品D恰恰满足这个条件,这可能就是造成它损伤阈值低的原因.样品C的结瘤缺陷少,结构疏松是它损伤阈值高的主要原因.但是非理想的化学配比使他还有较高的吸收,过于疏松的结构也不利于环境的稳定性,这些都是今后需要解决的问题.参考文献[1]Traylor Kruschwitz J D,Pawlewicz W T.Optical anddurability p roperties of inf ra red tra nsmitting thin films[J].Appl Opt,1997,36(10):215722159. [2]Tamulevucius S.Stre ss and strain in the vacuum de2po site d thin film[J].Vacuum,1998,51(2):1272 138.[3]范树海,贺洪波,范正修,等.表面热透镜技术应用于薄膜微弱吸收测量的理论和实验[J].物理学报, 2005,54(12):577425777.[4]Tia n Guanglei,Huang Jianbing,Wang Tao,et al.Microstruc tur e a nd la ser2induce d da ma ge thre shold of ZrO2coatings depende nce on annealing te mperat ure [J].Applie d Surf ace Science,2005,239:2012208.[5]Becker J,Be rnhar dt A.ISO11254,an inte rnationalsta ndard for t he dete rmination of t he la ser damage threshold[J].SP IE,1994,2114:7032713.[6]Macleod H A.Thin2film optical f ilter s[M].3r d Edi2tion.Bristol a nd Philadelp hia:Institute of Physics Publi shing,2001.[7]Sawic ki R H,Shang C C,Swatloski T L.Failurec haracte rization of nodular defect s in multi2la yer die2lec tric coatings[J].SP IE,1995,2428:3332343. 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近紫外增透膜是一种可以增加透射近紫外光波段的薄膜涂层。

这种膜层通常用于光学器件（如镜片、滤光片等）上，可以有效地减少紫外光的反射和损失，提高紫外光的透过率。

氧化铪（HfO2）是一种常用的材料，常用于光学薄膜的制备。

它具有高折射率、低散射率和良好的热稳定性等特点，适合用于制备近紫外增透膜。

制备近紫外增透膜的方法通常是通过物理气相沉积（如蒸发法、溅射法等）或化学气相沉积（如PECVD法）将氧化铪薄膜沉积在基底上。

通过调节沉积参数和膜层厚度，可以实现对近紫外光波段的增透效果。

近紫外增透膜的应用包括光学器件、光学涂层、摄影滤镜、显微镜镜片等领域。

它可以改善光学器件的传输效率，提高成像质量，并且对紫外光的反射有较好的抑制作用，减少光学系统中的干扰和损耗。

光学实验技术中的薄膜制备与表征指南在现代光学实验中，薄膜是一种广泛应用的材料，它具有许多独特的光学性质。

为了实现特定的光学设计要求，科学家们需要制备和表征各种薄膜。

本文将为您介绍光学实验技术中的薄膜制备与表征指南，帮助您更好地理解和应用薄膜技术。

一、薄膜制备技术1. 真空蒸发法真空蒸发法是一种常见的薄膜制备技术，它通常用于金属或有机材料的蒸发。

蒸发源材料通过加热，使其蒸发并沉积在基底表面上，形成薄膜。

真空蒸发法具有简单、灵活的优点，但由于材料的有机蒸发率不同，容易导致薄膜的成分非均匀性。

2. 磁控溅射法磁控溅射法是一种通过离子碰撞使靶材溅射，并沉积在基底上的技术。

这种方法可以获得高质量和均匀性的薄膜。

磁控溅射法通常用于金属、氧化物和氮化物等无机薄膜的制备。

3. 原子层沉积法原子层沉积法（ALD）是一种逐层生长薄膜的方法，通过交替地注入不同的前驱体分子，使其在基底表面上化学反应并沉积。

这种方法可以实现非常精确的厚度控制和成分均一性。

4. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种基于溶胶和凝胶的化学反应制备薄膜的方法。

通过溶胶中的物质分子在凝胶中发生凝胶化反应，形成薄膜。

这种方法适用于复杂的薄膜材料。

二、薄膜表征技术1. 厚度测量薄膜的精确厚度对于光学性能至关重要。

常用的测量方法包括激光干涉法、原位椭圆偏振法和扫描电子显微镜等。

激光干涉法通过测量反射光的相位差来确定薄膜厚度，原位椭圆偏振法则通过测量反射光的椭圆偏振状态来推断厚度。

2. 光学性能表征光学性能包括反射率、透过率、吸收率等。

常用的表征方法有紫外可见近红外分光光度计和激光光谱仪。

通过测量样品在不同波长下的吸收或透过光强度，可以得到其光学性能。

3. 表面形貌观察表面形貌对薄膜的光学性能和功能具有重要影响。

扫描电子显微镜和原子力显微镜是常用的表面形貌观察工具。

扫描电子显微镜可以获得样品表面的高分辨率图像，原子力显微镜则可以实现纳米级表面形貌的观察。

4. 结构分析薄膜的结构分析是了解其晶体结构和晶格形貌的重要手段。

电子束蒸发技术在薄膜制备中的应用指南薄膜制备技术在当今科技领域发展迅猛，其中电子束蒸发技术因其独特的优势，逐渐成为研究领域的热点。

本文将就电子束蒸发技术在薄膜制备中的应用指南进行探讨，以期为相关研究工作者提供一定的参考。

1. 电子束蒸发技术的基本原理电子束蒸发技术是一种通过控制蒸发材料的电子束进行材料的薄膜制备技术。

其基本原理是利用高能电子束对靶材进行加热，使其蒸发并沉积在衬底上形成薄膜。

在这一过程中，控制电子束的束流密度和能量分布不仅能够精确控制薄膜的厚度和结构，还能够有效提高薄膜的成分均匀性。

2. 电子束蒸发技术的应用领域电子束蒸发技术在薄膜制备中的应用领域广泛，涵盖了光电子器件、光学镀膜、功能材料等诸多领域。

其中，光电子器件是电子束蒸发技术的重要应用领域之一。

通过电子束蒸发技术制备的光电子器件具有高效率、高分辨率和低漏电流等优点，适用于光通信、光储存等领域。

此外，电子束蒸发技术还可用于光学镀膜，制备高反射率的金属镜片和抗反射膜，提高光学元件的性能。

在功能材料领域，通过电子束蒸发技术可以制备具有特殊磁性、光学性能的材料，用于磁性存储材料和光学传感器等方面。

3. 电子束蒸发技术的优势和挑战电子束蒸发技术相较于其他薄膜制备技术具有诸多优势。

首先，电子束蒸发技术可以实现高温沉积，利于构建高结晶度和致密性的薄膜。

其次，通过控制电子束的能量和束流密度，可以实现对薄膜厚度和成分的精确控制，有助于制备符合要求的薄膜。

此外，电子束蒸发技术还具有高成本效益和直接蒸发能力的特点，适用于大规模制备和复杂结构的薄膜。

然而，电子束蒸发技术在实践应用中仍然面临一些挑战。

首先，高能电子束对靶材的加热容易造成材料的变形和脆化，影响薄膜质量。

其次，电子束蒸发过程中，电子束与靶材之间通常存在静电相互作用，造成部分蒸发物质在沉积过程中发生偏移或粘附不均匀，进而影响薄膜的性能。

4. 提高电子束蒸发技术制备薄膜的质量与性能为了提高电子束蒸发技术制备薄膜的质量与性能，有几个方面需要重点关注。

离子束溅射、热舟和电子束法制备深紫外 LaF3薄膜时光;梅林;高劲松;张立超;张玲花【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2013(000)005【摘要】为了满足深紫外光刻物镜对薄膜的要求，得到低损耗、高稳定性、长寿命的深紫外薄膜，需要选用适当的镀膜工艺方法。

分别选取了离子束溅射法、热舟蒸发法和电子束蒸发法优化后的最佳工艺参量，在融石英基底上使用3种方法镀制了单层LaF3薄膜。

首先，利用光度法得出3种方法镀制LaF3薄膜在185nm～800nm范围内的折射率n和消光系数k。

然后，采用原子力显微镜对薄膜表面粗糙度进行了测量。

最后，薄膜的微结构使用X射线衍射仪进行了分析。

结果表明，离子束溅射镀制的LaF3薄膜折射率最高、表面粗糙度最低，但吸收较大；电子束蒸发法虽然吸收最小，但是折射率偏低且表面粗糙度较高；热舟蒸发法镀制的LaF3薄膜无论折射率、消光系数还是表面粗糙度都处于3种方法中间位置。

综合各项指标，热舟蒸发法最适合于沉积深紫外LaF3薄膜。

%In order to satisfy the requirements of coatings of deep ultraviolet(DUV) lithography objective lens and obtain coatings with low optical losses, high stabilityand long lifetimes, a deposition method should be confirmed F3 single layers were deposited upon fused silica by ion beam sputtering(IBS), boat and electron beam evaporation with optimized process parameters respectively.Firstly, based on spectrophotometry, the refractive index n and extinction coefficients k in 185nm~800nm of the LaF3 layer deposited with three methods were obtained.Secondly, the surface roughness of LaF3layers was measured by means of atomic-force microscope (AFM).Finally, X-ray diffraction (XRD) was used to investigate the microstructure of LaF3 layer.Experimental results indicate that, LaF3 layer deposited by IBS has the highest refractive index and the lowest surface roughness but the highest extinction coefficients; for LaF3 layer deposited by electron beam, although its extinction coefficients is low, but the refractive index and surface roughness doesn’t seem good; as for thermal boat, all parameters discussed here is intermediate between that of LaF 3 layer deposited by IBS and electron beam.Finally, based on consideration with every factors, thermal boat evaporation method is most suitable for depositing DUV LaF 3 film.【总页数】4页(P592-595)【作者】时光;梅林;高劲松;张立超;张玲花【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033【正文语种】中文【中图分类】O484.4+1【相关文献】1.基板温度对电子束沉积LaF3薄膜紫外性能的影响 [J], 张锋;郝殿中2.基板温度对电子束沉积LaF3薄膜残余应力的影响 [J], 郝殿中;韩培高;马丽丽;苏富芳;宋连科3.离子束溅射制备低应力深紫外光学薄膜 [J], 才玺坤;张立超;时光;贺健康;武潇野;梅林4.热蒸发与离子束溅射制备 LaF3薄膜的光学特性 [J], 才玺坤;张立超;梅林;时光5.电子束蒸发和离子束溅射HfO_2紫外光学薄膜 [J], 邓文渊;李春;金春水因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电子束蒸发制备HfO_2薄膜的性能研究
张红鹰;吴师岗;杜健
【期刊名称】《硅酸盐通报》
【年(卷),期】2014(33)5
【摘要】用电子束蒸发方法沉积HfO2薄膜,用X射线衍射和透射光谱测定HfO2薄膜的结构特征和光学性能,并测定薄膜的弱吸收和损伤阈值。

结果表明:HfO2薄膜在沉积温度为350℃时,达到了较好的结晶程度。

在可见光和近红外光区具有很高的透过率;HfO2薄膜的损伤阈值比较高,达到10.5 J/cm2。

【总页数】4页(P1256-1258)
【关键词】HfO2薄膜;X射线衍射;透射光谱;薄膜结构;光学性能
【作者】张红鹰;吴师岗;杜健
【作者单位】山东理工大学化学工程学院;滨州市公路管理局
【正文语种】中文
【中图分类】O484
【相关文献】
1.电子束蒸发与磁控溅射制备Al/PI复合薄膜的性能研究 [J], 余凤斌;夏祥华;朱德明;夏伟;冯立明
2.电子束蒸发与磁控溅射制备Al/PI复合薄膜的性能研究 [J], 余凤斌;夏祥华;朱德明;夏伟;冯立明
3.电子束蒸发法制备Zn(O,S)薄膜及其在SnS薄膜太阳能电池上的Ⅰ-Ⅴ特性研究
[J], 陈超
4.电子束蒸发制备TiO2/云母薄膜及其光学和光催化性能研究 [J], 阿不都哈比尔•木太里甫;买买提热夏提•买买提;王淑英;阿卜杜外力•米吉提;阿不都热苏力•阿不都热西提
5.制备工艺条件对HfO_2薄膜结构和性能的影响 [J], 刘伟;苏小平;张树玉;郝鹏;王宏斌;刘嘉禾
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光学薄膜离子束辅助蒸发沉积技术新进展关键词:光学薄膜;离子束辅助沉积;薄膜特性一、离子束辅助沉积离子束辅助沉积是在气象沉积镀膜的同时,利用高能粒子轰击薄膜沉积表面,对薄膜表面环境产生影响,从而改变沉积薄膜成分、结构的过程。

这一薄膜制备手段的优点是:合成的薄膜致密,附着力强,能够在低温下合成,可以合成一些用常规手段难以获得的特殊薄膜材料,等等。

这一技术开始于20世纪70年代,到80年代中期受到普遍重视,目前已经成为国际上广泛关注的新型薄膜制备手段。

离子辅助沉积技术是一种新型的镀膜技术,其特点是在气相沉积的同时,用高能离子轰击基体或薄膜,这种把离子辅助与反应蒸发法结合起来的镀膜技术能够实现低温成膜,改善薄膜的微观结构、力学性能并提高薄膜和基体结合力,提高薄膜的综合性能。

二、研究背景对光学薄膜的硬度和环境稳定性的不断提高,促使人们开发离子辅助镀膜技术。

今天的用户越来越重视薄膜的坚固性和耐久性。

典型的要求是优良的光学性能加上最好的环境稳定性和较低的价格。

采用离子技术可以满足上述要求,但是离子束溅射有较高的价格,因此这种技术只用于不多考虑价格的场合。

离子束辅助沉积技术应运而生。

三、研究进展由于荷能离子与沉积原子的级联碰撞效应, 增加了沉积原子的迁移能力,减轻或消除成膜过程中的阴影效应。

荷能离子的轰击还会使沉积原子与基体原子间相互扩散,提高膜层与基片的附着力,从而可在低温甚至室温下镀制出均匀性强、聚集密度高、膜基结合好的高质量膜层。

轰击用离子源一般使用考夫曼离子源,离子束能量从几十到几千电子伏特,轰击离子一般为氩离子或氮离子。

离子束辅助沉积技术初期报导最多和最成功的是镀制光学膜方面与蒸发法连用。

热蒸镀技术的优点是设备简单,并可容易地镀制多种物质,但利用蒸镀法沉积出的光学膜层常是疏松的柱状结构、抗湿性、耐磨性不能满足许多领域对膜层高可靠和长寿命的要求。

而简单的在热蒸镀中加入离子枪,进行离子束辅助沉积,则可镀制出高质量的光学膜。