锑化铟的电极因三维特性易产生侧壁断裂问题，互联的铟柱会侵入电极内部，影响锑化铟芯片的可靠性。使用离子束溅射沉积、热蒸发、磁控溅射等方法制备三维电极体系，并通过聚焦离子束(Focused Ion Beam, FIB)方法以及扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)对其进行表征。结果表明，通过热蒸发、磁控溅射制备的电极三维覆盖情况较好，但存在电极脱落和剥离困难的问题；离子束溅射沉积方法可通过改变沉积角度、移除修正挡板来实现锑化铟三维电极的高质量制备。
锑化铟 三维电极体系 热蒸发 磁控溅射 离子束溅射沉积 InSb three-dimensional electrode system thermal evaporation magnetron sputtering ion beam sputtering deposition
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 上海科技大学物质学院, 上海 200031
3 中国科学院大学, 北京 100049
近红外波长为1.064 μm的激光是激光测距、自由空间光通信和空间光学遥感等应用中的主要激光光源之一。窄带滤光片是抑制背景光干扰的关键元件之一,目前大部分滤光片的半峰全宽为几纳米。本文研制了中心波长为(1064±0.05) nm、半峰全宽为0.19 nm、峰值透过率可达70.2%的带通滤光片,并考察了不同温度(100,200,300 ℃)退火处理后滤光片的表面形貌和光谱特性的变化。实验结果表明:滤光片的表面光滑,受退火温度的影响很小;滤光片的透射光谱随着退火温度的升高向长波方向移动,在100 ℃退火处理3 h的滤光片的光谱漂移量为0.03 nm,说明该滤光片可在温控条件有限的空间光学系统中使用。
薄膜 亚纳米带宽滤光片 离子束溅射沉积 近红外波段 退火温度 光学学报
2021, 41(20): 2031001
1 中国科学院上海技术物理研究所， 上海 200083
2 上海科学技术大学 物质学院， 上海 200031
3 中国科学院大学， 北京 100049
空间对地观测的遥感相机中需要基于干涉薄膜的双光谱通道滤光片，在同一几何点上同时形成可见光（波长500~720 nm）和近红外（波长（1 064±1） nm）两个光谱通道。这两个光谱通道的光谱位置和透射强度均需要进行精确控制。选用JGS-1石英玻璃作为滤光片基片，氧化钽（Ta2O5）和氧化硅（SiO2）分别作为高、低折射率薄膜，由双离子束溅射沉积方法将52层和88层介质薄膜分别镀制在基片的两个表面上。500~720 nm波段的平均透过率达到92%，（1 064±1）nm 波段的峰值透过率控制在（26±1）%的范围。
光学薄膜 双光谱通道滤光片 离子束溅射沉积 光谱控制
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 上海科技大学物质学院, 上海 200031
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了观测大气层中的水汽含量以及CH4和CO2的浓度,在蓝宝石(Al2O3)基片上制备了两种窄带通滤光片,其中心波长分别为1375 nm和1610 nm,带宽分别为15 nm和60 nm,透过率均达到了95%。基于法布里-珀罗腔结构设计了带通滤光膜系,并对其进行了优化。与电子束蒸镀薄膜相比,采用双离子束溅射沉积方法制备的Nb2O5/SiO2滤光片薄膜,其表面质量明显改善,缺陷减少,表面粗糙度均方根降低到1 nm以下,显著改善了与光电探测器光耦合时的不均匀性。
薄膜 离子束溅射沉积 窄带通滤光片 表面形貌 光学学报
2020, 40(21): 2131001
1 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
2 中国兵器科学研究院宁波分院, 浙江 宁波 315103
3 长春理工大学 电子信息工程学院, 长春 130022
针对大口径光学元件溅射沉积膜厚不均匀的问题, 采用离子束溅射平坦化层来改善光学元件表面粗糙度.利用膜厚检测仪测出光学元件沉积面上的中心区域以及各边缘区域的膜厚值, 计算离子束在光学元件中心与边缘驻留时间比, 并通过MATLAB拟合驻留时间分布规律, 根据所得的数据进行逐级修正.实验结果表明, 当驻留时间比优化为-26.6%时, 可以实现在直径300~600 mm大口径的光学元件上均匀镀膜, 以熔石英表面上镀硅膜为例, 溅射沉积6 h, 表面膜厚为212.4±0.3 nm, 薄膜均匀性达到0.4%.
薄膜 离子束溅射沉积 膜厚均匀性 大口径光学元件 驻留时间 Thin films Ion beam sputtering deposition Thickness uniformity Large-aperture optical elements Dwell time
1 天津大学 电子信息工程学院,天津300072
2 中国航天科工飞航技术研究院 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室, 天津300308
采用离子束溅射法通过在CH4和Ar 的混合气体中溅射Ge靶材制备碳化锗(Ge1-xCx)薄膜.分别通过原子力显微镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱以及纳米压痕测试研究了薄膜的表面形貌、化学结构、光学特性和力学特性.同时分析了制备薄膜时的离子源束压和薄膜性质之间的关系.结果表明,薄膜的粗糙度随束压的增大而减小.在较高束压下制备的薄膜含有较少的C元素和较多的Ge-C键.薄膜具有非常好的红外光学特性和力学特性.薄膜在较大波长范围内具有良好的透光性能.C元素含量随着束压的升高而降低,进而导致薄膜的折射率在束压从300 V增大到800 V的过程中逐渐升高.薄膜的硬度大于8 GPa.由于薄膜中的Ge-C键代替了C-C 键和C-Hn键,薄膜的硬度随束压的增加逐渐增加.
离子束溅射沉积 碳化锗 红外光学特性 机械特性 ion beam sputtering deposition germanium carbon infrared optical property mechanical property
1 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
2 北方广微科技有限公司, 北京 100089
氧化硅(SiOx)原位钝化层对氧化钒(VOx)薄膜电学特性的影响分析旨在改善像元微桥结构的光学吸收特性,提高热敏VOx 薄膜层的方阻和电阻温度系数(TCR)稳定性.采用离子束溅射沉积50 nm VOx 薄膜后,紧接着沉积30 nm SiOx 钝化层.通过原位残余气体分析仪(RGA)和衬底温度控制,调节氧化钒薄膜中的氧含量,分析了VOx 单层膜、SiOx/VOx 双层膜的电学特性随工艺温度的变化规律,原位残余气体分析仪(RGA)和150℃加温工艺提高了VOx 热敏层薄膜的方阻和电阻温度系数稳定性.
离子束溅射沉积 SiOx/VOx 双层膜 残余气体分析仪(RGA) 电阻温度系数(TCR) ion beam sputter deposition SiOx/VOx film stack residual gas analyser temperature coefficient of resistance
1 玉林师范学院,物理与信息科学系,广西,玉林,537000
2 河南师范大学,物理与信息工程学院,河南,新乡,453007
3 深圳市深新隆实业有限公司,广东,深圳,518055
4 华中科技大学,光电子科学与工程学院,武汉,430074
用双离子束溅射沉积氧化铪光学薄膜,并对此工艺下制备的氧化铪薄膜进行了光学性质、残余应力、结构特性以及激光损伤特性的研究.实验结果表明,用双离子束溅射沉积的氧化铪薄膜不仅结构均匀,膜层致密,无定形结构,而且具有极低的散射和吸收,均匀的非晶结构,杂质缺陷少,激光损伤阈值高.
双离子束溅射沉积 氧化铪薄膜 激光损伤阈值 残余应力
1 宁波大学理学院物理系, 宁波 315211
2 新加坡南洋理工大学电子工程学院, 新加坡 639798
在室温下用离子束溅射沉积工艺在石英基材上生成Au-SiO2复合薄膜。把生成薄膜从500～900 ℃(分别保温5 min)分五个不同温度进行退火处理。用X光衍射方法(XRD)对薄膜结构进行了测试,得到Au-SiO2纳米复合薄膜未退火(as-dep)和退火后的X射线衍射谱;透射电子显微镜(TEM)观察了经过700 ℃退火处理复合薄膜中Au粒子在薄膜中分布状态和颗粒大小。用分光计测试薄膜光吸收特性,吸收光谱范围为190～1000 nm,发现退火温度从500～700 ℃,光谱吸收峰有明显红移存在,而在更高温度吸收峰的位置和强度几乎都不变。这与X射线衍射检测吻合。并用德鲁特(Drude)模型给于理论解释。
纳米复合薄膜 光吸收 离子束溅射-沉积工艺
实验研究了离子束溅射铂膜的沉积速率与溅射功率、基片温度之间的关系。结果表明基片温度对沉积速率有明显的影响.沉积速率随基片温度的上升而增大。利用吸附理论对此现象进行了探讨。
离子束溅射沉积 铂膜 沉积速率
