氧分压对电弧源制备TiO2薄膜光学性能和表面形貌的影响.pdfVIP

第 32卷第6期 西 安 工 业 大 学 学 报 Vo．【32No．6 2012年 O6月 Journa1ofXi’anTechnologicalUniversity JurL2012 文章编号： 1673～9965(2012)06—451—04 氧分压对 电弧源制备 TiO2薄膜光学性能和 表面形貌 的影响 弥 谦，李刘晨，惠迎雪，徐均琪 (西安工业大学 光电工程学院，西安710032) 摘 要： 为了寻求更加有效的方法和途径来制备高质量的光学薄膜，以直流磁过滤电孤源 (YB~ -1—001型等离子体镀膜机)技术作为制备方法镀制TiO 光学薄膜，通过在不同氧 分压的条件下制备TiO。光学薄膜．利用椭圆偏振光谱仪研究TiO2薄膜的光学性能，Tayloy Hobson轮廓仪研究TiO2薄膜的厚度和表面形貌．研究结果表明：制备出的TiO 薄膜随着氧 分压的不断提高，在 400~1000nm 的波长范围内折射率变化较大，在 1000~1600nm 的波 长范围内折射率变化较为平稳；其消光系数在 10 数量级上；TiO2薄膜的吸收较小；TiOz薄 膜的厚度和粗糙度呈现出先增大后减小的趋势．在氧分压为 1．0Pa时，薄膜的表面未观察到 明显的孔洞、裂纹等缺陷，所制备的薄膜致密且稳定性较好． 关键词： 电弧离子镀(AIP)；Ti0。薄膜；折射率；消光系数 中图号： TN304．5；TtM3 文献标志码 ： A 电弧离子镀技术Ell_提出于 2O世纪 5O年代，并 膜均匀、适于批量生产、制膜设备相对比较简单等 在随后的几十年里得到了大面积的应用和推广．2O 优点E ，适合工业上的大面积生产，有较高的实用 世纪 8O年代被引入我 国后l2]，经过多年的吸收、改 价值．如果应用于制备光学薄膜，将对薄膜生产制 造与发展，电弧离子镀技术在装饰镀和刀具镀等方 备效率有极大的提高E．而前人的研究主要是利用 面得到了成功的应用，对相关产业也起到了积极的 脉冲电弧源加偏压的方法来制备非晶薄膜[8]． 推动．为了寻求将直流电弧源的技术运用于制备光 本文采用直流磁过滤 电弧源在 K9玻璃基底 学薄膜，本文探索性的研究利用直流电弧源制备光 上制备二氧化钛光学薄膜，利用椭圆偏振仪分析薄 学薄膜，主要分析了不同氧分压对 rriO 薄膜光学 膜样品的光学特性，TaylorHobson非接触式轮廓 性能和表面形貌的影响．二氧化钛是一种高折射率 仪进行分析薄膜样品的表面形貌． 的光学薄膜材料，文献[3]在很宽的范围内通过改 1 薄膜的制备 变脉冲偏压的幅值，在玻璃、硅片及不锈钢三种基 片上均获得均匀透明的TiO。薄膜．文献[4]采用 TiO2薄膜样品制备采用 HⅫrIA-1—001型 磁过滤弯管滤除阴极弧等离子体 中的大颗粒，研究 等离子体镀膜机．Ti靶半径为 30mm，纯度为 了偏压和导向磁场对磁过滤弯管传输效率的影响． 99．9 ，靶到基底距离为 220mlTL基底为K9光学 文献E5]利用电弧离子镀技术，施加不同脉冲偏压， 玻璃．在制备薄膜前对基底进行预处理：首先用 乙 在玻璃基体上沉积了N掺杂TiO2薄膜，研究了基 醇和乙醚的混合物进行处理，然后用去离子水清 体偏压和热处理对薄膜的影响．相比于传统制备光 洗，用氮气快速吹干；然后将基片放入真空室进行 学薄膜的方法，电弧源的方法具有沉积速度快、镀 薄膜制备．根据设备的条件，本底真空为5×1O * 收稿 日期：2011-11l6 作者简介：弥 谦 (1963一)，男，西安工业大学教授，主要研究方向为薄膜技术．E—mail：miqianmi@163．conL