离子束溅射Ta2O5/SiO2薄膜光学常数与性能研究

"本文主要介绍了通过光谱法确定离子束溅射法制备的Ta2O5和SiO2薄膜的光学常数，并对其性能进行了详细的研究。采用双离子溅射技术在硅和石英基底上制备了单层Ta2O5、SiO2以及双层Ta2O5/SiO2光学薄膜。通过Cauchy色散模型和改进的遗传单纯形混合算法，对透射光谱数据进行分析，得出薄膜在400~700 nm波段的光学常数。实验结果显示，理论计算值与实验测量值之间具有高度一致性。" 在这项研究中，研究人员使用双离子溅射技术来沉积单层和双层的氧化钽(Ta2O5)和二氧化硅(SiO2)薄膜。这种技术是薄膜制备的一种常见方法，它可以精确控制薄膜的厚度和结构。薄膜被沉积在硅和石英基底上，这两种材料广泛应用于光学器件和微电子设备。 为了获取薄膜的光学性质，研究人员结合了Cauchy色散模型，这是一种描述材料光学性质随波长变化的理论模型。通过对石英基底上薄膜的透射光谱曲线进行分析，他们应用了改进的遗传单纯形混合算法，这是一种优化工具，用于拟合实验数据并确定薄膜的光学常数，包括折射率和吸收系数等。 结果显示，单层Ta2O5薄膜的折射率拟合误差小于0.001，而膜层厚度的误差不超过1纳米。对于双层Ta2O5/SiO2薄膜，最大折射率误差小于0.004，最大厚度误差小于2.5纳米。这些数值上的精确度表明，该方法能够准确地表征薄膜的光学特性。 此外，研究还深入探讨了400℃高温环境下双层Ta2O5/SiO2薄膜的性能变化。高温环境下的稳定性对于许多应用至关重要，特别是那些在恶劣条件下工作的光学系统。通过对微观结构、应力、表面形貌以及光学性能的分析，研究人员可以了解高温如何影响薄膜的性能，从而指导优化设计和工艺改进。 关键词涵盖了薄膜材料、光学常数、透射光谱以及特定的薄膜组合Ta2O5/SiO2。这项工作不仅提供了对这些薄膜材料基本光学性质的深入理解，也为未来在半导体、光学通信、光电子和纳米技术等领域中应用这些薄膜提供了有价值的数据和方法。