基片材料与沉积参数对薄膜应力影响研究

"该文研究了基片材料与沉积参数对薄膜应力的影响，特别是SiO2和TiO2薄膜。采用哈特曼夏克传感器的薄膜应力在线测量仪，通过离子辅助电子束蒸发方法，分析了不同厚度下SiO2、TiO2、Ta2O5、Al2O3及ITO薄膜的应力变化。研究发现，薄膜应力在初期与厚度成线性关系，然后趋于稳定；薄膜与基片的热失配会产生热应力，适当选择基片材料可降低这种应力；对于TiO2薄膜，基片温度低于150℃时热应力为主，超过此温度则压应力占据主导，而SiO2薄膜始终以热应力为主；此外，SiO2薄膜的张应力在低真空室压强下主要由离子辅助溅射效应引起，高压强下张应力增加但折射率下降。" 在这篇研究中，薄膜光学是关键领域，薄膜应力的测量与控制对于优化薄膜性能至关重要。哈特曼夏克传感器是一种精密的工具，用于实时监测薄膜生长过程中的应力变化。基片材料的选择直接影响薄膜的热应力，因为不同的材料具有不同的热膨胀系数，这可能导致薄膜与基片间的热失配。例如，TiO2薄膜在低温下以热应力为主，高温下则由薄膜的致密化导致压应力增加。相反，SiO2薄膜的热应力在整个过程中都较为显著。 沉积参数，如基片温度和真空室压强，也显著影响薄膜的应力状态。在较低的压强下，离子辅助溅射增强了SiO2薄膜的张应力，而较高的压强则导致张应力进一步增加，但同时降低了薄膜的折射率。这表明，通过调整沉积条件，可以精细调控薄膜的机械性能和光学特性。 离子辅助沉积技术在薄膜制备中扮演重要角色，它能改善薄膜的附着力、均匀性和晶体质量，同时影响薄膜的应力。因此，理解这些参数如何影响薄膜应力对于优化薄膜工艺和提高器件性能具有实际意义。这项研究的结果为设计和制造高性能的光学薄膜组件提供了重要的理论依据和实验指导。