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光学薄膜制备及其光学监控技术的研究

作　者: 吴小春
导　师: 赖发春
学　校: 福建师范大学
专　业: 光学
关键词: 光学薄膜结构光学性质监控技术
分类号: O484.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 94次
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内容摘要

光学薄膜技术已广泛地应用于日常生活、工业、农业、建筑、交通运输、医学、天文学、军事和宇航等多种领域。为了能够制备出高质量满足高要求的光学薄膜,弄清薄膜的制备参数和沉积工艺对薄膜结构和光学性能的影响是极其必要的。另外,准确的控制膜层厚度是制备高质量薄膜的基础。基于这个想法,本工作的研究目的就是,研究制备参数和沉积工艺对薄膜的结构和光学性能的影响,以及如何能够更加准确控制薄膜的厚度。主要内容有:首先,采用电子束蒸发的方法在BK7基片上沉积了不同厚度的ZnS薄膜。分析测量结果发现,制备态的薄膜呈现立方晶体结构,随着基片温度和退火温度的升高,薄膜的结晶性能变好。在退火温度达到500℃时出现了ZnO的衍射峰,薄膜表面被氧化。薄膜表面颗粒尺寸和均方根表面粗糙度随退火温度的升高而增大。另外,无论是基片温度的升高还是退火温度的升高,都会导致折射率的变小。其次,利用热蒸发沉积的方法在室温下制备了不同光学厚度的ZnS薄膜。通过在线光谱测量和宽光谱拟合的方法来确定ZnS薄膜的光学不均质。结果表明:两种方法得到的结果基本一致,折射率和消光系数都随着膜厚的增加而增大,说明薄膜是以扩展型柱状结构生长的,呈正的不均质。薄膜的堆积密度也随着膜厚的增加而增大。再次,提出了一种采用双单波长监控的方法。首先通过导纳方程计算每层膜的灵敏度,而后选择两个合适的监控波长确保每层的停镀点都有一个敏感的监控信号,先前膜层厚度的误差可以得到补偿。从理论和实验上都证明了这种方法的优越性。无论是四分之一波长的规整膜系还是非规整膜系,实验测得的用此方法监控膜系的透射光谱都优于极值法所监控的结果。最后,对氧化钒薄膜做了初步的实验研究,发现热蒸发的氧化钒薄膜的主要成分是V₂O₅,同时还含有少量的VO₂。发现经过一次热循环后,薄膜结构由非晶态转变为结晶态。同时,氧化钒薄膜经历了由半导体向导体转变的过程,电阻变化达到三个数量级,并且这种相变的转变是可逆的,降温过程电阻温度系数出现了明显的滞后现象。另外,热循环后的薄膜的透射率明显降低,折射率和消光系数都增加。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-5
中文文摘  5-7
目录  7-9
绪论  9-15
  第一节光学薄膜的发展  9
  第二节光学薄膜的应用  9-10
  第三节光学薄膜的制备技术  10-12
  第四节膜厚监控技术  12-13
  第五节本论文的研究内容  13-15
第一章基片温度和退火对ZnS薄膜结构和光学性质的影响  15-23
  第一节引言  15-16
  第二节实验  16
  第三节结果与讨论  16-21
  第四节本章小结  21-23
第二章热蒸发沉积ZnS薄膜的光学不均质  23-33
  第一节引言  23
  第二节理论模型  23-26
  第三节实验与测量  26
  第四节结果与讨论  26-32
  第五节本章小结  32-33
第三章双单波长监控光学薄膜  33-43
  第一节引言  33-34
  第二节理论模型  34-37
  第三节模拟  37-38
  第四节实验结果  38-41
  第五节本章小结  41-43
第四章功能型材料氧化钒薄膜的特性研究  43-53
  第一节引言  43-44
  第二节实验过程  44
  第三节结果与讨论  44-51
  第四节本章小结  51-53
第五章结论  53-55
参考文献  55-65
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  65-67
致谢  67-69
个人简历  69

光学薄膜制备及其光学监控技术的研究

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