双源电子束蒸发制备SiSiO2光学薄膜的工艺.pdfVIP

第 27 卷 　第 9 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 27 　No . 9 2006 年 9 月 C H IN ES E J O U RN AL O F S EM I CON D U C TO RS Sep . ,2006 双源电子束蒸发制备 Si/ SiO2 光学薄膜的工艺 赵 　妙 　周代兵 　谭满清 　王晓东 　吴旭明 ( 中国科学院半导体研究所 光电子研究发展中心 , 北京 　100083) 摘要 : 用双源电子束蒸发的方法 ,在 K9 玻璃基片上蒸镀 Si 和 SiO2 的混合膜. 通过改变两种膜料蒸发速率的比例 , 得到的各个膜层 ,其折射率大小在两种膜料折射率之间的范围内变化. 从实验上得出了混合膜层的折射率随 Si 和 SiO2 蒸发速率比变化的规律 ,并讨论了这种淀积方法的优越性. 关键词 : 薄膜 ; 介质光学膜 ; 双源电子束蒸发 ; 折射率 ; 蒸发速率 PACC : 4280 X ; 7865M 中图分类号 : O484 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2006) 对折射率调节的目的 ,从而限制了膜料的选择. 针对 1 　引言 以上的问题 ,本文提出采用双源电子束蒸发的方法 , 即在蒸镀过程中同时蒸发 Si 和 SiO2 两种不同折射 在半导体激光器中, 腔面镀膜不仅影响器件的 率的材料 ,通过控制其各 自的蒸发速率而得到所期 输出功率 , 而且通过改变腔面反射率 , 可以调节激光 望的折射率值. 的峰值波长 , 同时, 对端面还具有保护作用 , 提高激 光器的性能与使用寿命[ 1～3 ] . Si 和 Si O2 是光学薄膜 2 　实验 制备中使用较多的材料 , Si 可用于红外 、远红外区 的各种多层膜; Si O2 用于紫外 、可见和红外区的各 在制备薄膜时 ,采用两个蒸发源 , 同时蒸发两种 种多层膜 , 二者的透明区都较广. 其中 Si O2 具有 良 不同折射率的膜料. 通过控制其各自的蒸发速率 ,改 好的化学稳定性 , 牢固的机械性能, 可用于防腐蚀的 变两种膜料的淀积速率比,而得到所期望的中间折 保护膜和钝化层[ 4 ] , 此外 ,还具有较高的抗激光损伤 射率值 ,称双源蒸发 , 图 1 是双源蒸发的原理图. 这 的能力 ,适合用电子束蒸发[ 5 , 6 ] . 种方法的关键是需要同时控制两个蒸发源的蒸发速 近年来 ,在制备高反射膜时, Si O2 一般作为低 率 ,蒸发速率 目前多用石英晶体控制. 折射率的膜层 , 高折射率的材料要求折射率变化的 范围广 ,对于激光器谐振腔的高反射膜 , 则要求更高 λ 的反射率. 通常用高 、低折射率交替, 每层 / 4 厚的 介质多层膜来得到更高的反射率, 展宽高反射带的 λ 多层介质膜. / 4 膜堆所得到的高反射区仅决定于 膜料折射率之比值. 目前在可见光区域能找到的有 实用价值的材料中, 折射率最大的不超过 26 , 而最 小者不小于 13 , 在红外区域中, 最大折射率也不超 [ 7] λ 过 60 . 因此 / 4 多层膜的高反射区是有限的 ,在 很多应用中 ,高反射区域不够宽广 ,不能满足要求. 图 1 　双源蒸发原理图 所以寻找折射率变化范围