设计了一种基于128°YX-LiNbO3压电材料的双模耦合声表面波(DMS）滤波器。采用耦合模(COM)模型进行理论分析, 得到DMS滤波器的二维器件模型, 再采用COMSOL进行二维器件仿真分析, 得到单级DMS滤波器。为了消除该DMS滤波器在其低端近阻带附近出现的肩峰, 该文提出将DMS滤波器表面覆盖一层SiO2薄膜, 形成温度补偿结构, 从而解决低端近阻带附近的肩峰。结果表明, 设计的DMS滤波器的中心频率为891.0 MHz, 最小插入损耗为-1.29 dB, 1 dB带宽为34.0 MHz, 相对带宽为3.8%, 矩形系数为2.94, 带外抑制约为-20 dB。

SiO2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。文中采用不同沉积技术在Si基底上制备了SiO2薄膜, 并研究了它们光学特性的自然时效特性。采用不同贮存时间的椭偏光谱表征SiO2薄膜的光学特性, 随着时间的增加, EB-SiO2薄膜和IAD-SiO2薄膜的物理厚度和光学厚度随着增加, 但IBS-SiO2薄膜随着减小, 变化率分别为1.0%, 2.3%和-0.2%。当贮存时间达到120天时, IBS-SiO2薄膜、EB-SiO2薄膜和IAD-SiO2薄膜的物理厚度和光学厚度趋于稳定。实验结果表明, IBS-SiO2薄膜的光学特性稳定性最好, 在最外层保护薄膜选择中, 应尽可能选择离子束溅射技术沉积SiO2薄膜。

二氧化硅(SiO2)是光学系统中最常用光学薄膜材料之一, 其微观结构、缺陷等信息对于研究和提高薄膜的性能具有重要作用。本文通过电子束蒸发、离子辅助、磁控溅射方法制备 SiO2薄膜并进行测试, 计算出其吸收边光谱, 对吸收边光谱的强吸收区、e指数区、弱吸收区进行分段分析得到 SiO2薄膜的带隙宽度、带尾能量和氧空位缺陷含量数据。进一步分析三种薄膜和其在常规退火温度下的带隙宽度、带尾能量和氧空位缺陷含量的数据, 获得 SiO2薄膜的微观原子排列结构、微观缺陷信息, 并对不同镀膜技术和不同退火温度下 SiO2薄膜的原子排列结构、微观缺陷的差异和变化进行了分析和讨论。

光学薄膜的力学及热力学特性决定了光学系统性能的优劣。采用双离子束溅射的方法在硅<110>和肖特石英Q1基底上制备了SiO2薄膜, 并对制备的膜层进行退火处理。系统研究了热处理前后SiO2薄膜的力学及热力学特性。研究结果表明, 750 ℃退火条件下SiO2薄膜的弹性模量(Er)增加到72 GPa, 膜层硬度增加到10 GPa。镀完后未经退火处理的SiO2薄膜表现为压应力, 但是应力值在退火温度达到450 ℃以上时急剧降低, 说明热处理有助于改善SiO2薄膜内应力。经退火处理的SiO2薄膜泊松比(vf)为0.18左右。退火前后SiO2薄膜的杨氏模量(Ef)都要比石英块体材料大, 并且750 ℃退火膜层杨氏模量增加了50 GPa以上。550 ℃退火的SiO2薄膜热膨胀系数(αf)从6.78×10-7 ℃-1降到最小值5.22×10-7 ℃-1。

为了实现在GaSb衬底上获得低应力的SiO2薄膜, 研究了等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在晶格失配较大的GaSb衬底上沉积SiO2薄膜的应力情况。通过改变薄膜沉积时的工艺条件, 如反应温度、射频功率、反应压强、气体流量比, 并基于曲率法模型, 对镀膜前后的曲率半径进行了实验测量, 利用Stoney公式计算相关应力值并绘制应力变化曲线。详细讨论了PECVD工艺条件的改变对SiO2薄膜应力所产生的影响。同时通过在Si衬底上沉积SiO2薄膜, 对比分析了导致薄膜应力产生的因素及变化过程。实验结果表明, 在沉积温度为300 ℃、射频功率为20 W、腔体压强为90 Pa、气体流量比SiH4/N2O为125/70 cm3·min-1的工艺参数下, PECVD法在GaSb衬底上沉积的SiO2薄膜应力相对较小。

在常压百级洁净度环境下，采用三种不同折射率的SiO2溶胶在熔石英基底上涂制四种不同薄膜，利用光学理论计算模拟了三种胶体涂制的膜层稳定性，通过实验考查了膜层光学指标随时间的变化规律。SiO2薄膜能够显著提升光学元件透射率，但由于膜层表面的大量羟基及其多孔结构，SiO2薄膜易吸附周围环境中的有机污染物及水分填充膜层孔隙，从而导致膜层折射率发生变化，影响膜层透射率、反射率等光学性能。实验结果发现，三种溶胶凝胶化学膜在常压百级环境中的有效期为80 d(绝对变化率小于0.1%)，且三种胶体涂制的膜层稳定性由高到低依次为折射率1.19,1.15,1.25的膜层。

SiO2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。在文中研究中, 通过测量薄膜的椭偏参数, 使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。采用离子束溅射和电子束蒸发两种方法制备了SiO2薄膜, 在拟合过程中, 基于L8(22)正交表设计了8组反演计算实验, 以评价函数MSE为考核指标。实验结果表明: 对IBS SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为界面层模型, 对EB SiO2薄膜拟合MSE函数影响最大的为Pore模型。同时确定了不同物理模型对拟合MSE函数的影响大小和反演计算过程模型选择的次序, 按照确定的模型选择次序拟合, 两种薄膜反演计算的MSE函数相对初始MSE可下降35%和38%, 表明拟合过程模型选择合理物理意义明确。文中提供了一种判断薄膜物理模型中各因素对于薄膜光学常数分析作用大小的途径, 对于薄膜光学常数分析具有指导意义。

在高温环境下, 由于不匹配性而产生的热应力是影响薄膜结构及性能稳定性的重要因素。本文使用有限元的方法, 从热应力的角度研究分析了高温环境下导致薄膜损伤的内在机理及相关可能的改善方法。仿真结果表明, 在高温环境下, 基板与薄膜匹配性对系统热应力的大小及结构的稳定性有非常大的影响; 相比白宝石 //TiO2系统, Si//TiO2薄膜存在较高的应力水平及边缘应力集中与突变现象; 采用 TiO2+SiO2复合过渡层的方法对于降低和调控薄膜-基底应力梯度的变化有很好的作用。

研究了SiO2薄膜的微结构与水吸收特性之间的内在联系,分别在Si、Al2O3和JGS3基底应用电子束蒸发沉积SiO2薄膜。实验用原位傅里叶红外漫反射光谱（in-situ DRIFTS）检测薄膜水吸收特性，并结合原子力显微镜（AFM）进行微结构分析。实验发现：常温吸附状态时，薄膜表面的孔隙数目越多，SiO2薄膜水吸收量越大；薄膜表面粗糙度影响薄膜水吸收特性；升温过程薄膜出现退吸附现象以及蓝移效应。

为了认识SiO2薄膜在激光辐照下的变化, 本文以K9玻璃为基底, 采用电子束热蒸发方法制备了SiO2薄膜, 并将此组在相同实验条件下制备的薄膜加以不同能量的激光辐照, 研究在激光辐照前后样片的透射率、折射率、消光系数、膜厚、表面形貌及激光损伤阈值(LIDT)的变化。结果表明, 样片膜厚随激光能量的增加而减小, 辐照激光能改善薄膜表面形貌, 并使样片LIDT值提高, 最终能使样片的LIDT值从16.96 J/cm2提高至18.8 J/cm2。