光学新成员真空紫外薄膜

文章来源: 人气:728 发表时间:2017-12-22

真空紫外(VUV)是一种波长范围为100~200nm的不可见光线, 由于真空紫外光波长短、热效应不强等独特特性, 而广泛应用于工业(半导体芯片生产、在塑料上雕刻图形)、医学(片上生物工厂的制造)装置、天文、侦破等领域

透镜,滤光片研发生产.jpg

真空紫外(VUV)是一种波长范围为100~200nm的不可见光线, 由于真空紫外光波长短、热效应不强等独特特性, 而广泛应  用于工业(半导体芯片生产、在塑料上雕刻图形)、医学(片上生物工厂的制造)装置、天文、侦破等领域。特别是随着高密度信息存储、大规模集成电路以及惯性约束核聚变等近代科学技术的发展, 人们对存储密度、仪器集成度的要求越来越高, 紫外波段高功率激光系统的发展愈来愈受到重视。而紫外薄膜正是支持紫外光路系统的重要元件,它们的光学性能影响制约着整个系统的效率。紫外薄膜还应用于各种准分子激光及Nd:YAG激光的3倍频(355nm),4倍频激光(266nm)等领域,它的激光损伤阈值是关键。近年来, 100~200nm激光在许多以未来为导向的领域内迅速发展, 尤其是同步辐射在世界领域所取得的突破性进展, 大大促进和带动了真空紫外波段薄膜材料的研究。德国夫琅和费研究所和意大利的M. Trovò等合作对VUV膜进行了系列研究, 得出了很多有意义的成果。

  对于真空紫外薄膜, 全面考虑其光学性质、机械性能及化学稳定性, 比较适用的材料并不多, 主要包括金属材料和介质材料, 金属材料中最有潜力的是铝, 介质材料主要包括氧化物材料和氟化物材料。对于特定的真空紫外材料来说, 其性质往往随不同沉积设备和不同操作方法而各异。

  金属铝膜因在80~120nm范围都具有较高的反射率而得到大量研究。金属膜在整个真空紫外、甚至极紫外领域都能得到较高的反射率, 加上金属薄膜截止带宽、中性好和偏振效应小等, 对于设计一些特殊应用的膜系具有重要的作用。但金属通常比介质。

  存在更大的吸收, 因而反射率不会很高, 且损伤阈值偏低, 一定程度上限制了金属膜的应用范围。介质薄膜中氧化物薄膜因机械应力小, 环境稳定性比氟化物薄膜好, 而在193nm 得到广泛应用。在真空紫外波段, 所用的氧化物材料主要是Al2O3和

  SiO2。氟化物材料带宽大、吸收系数小, 是真空紫外波段中190nm 以下波段的首选介质材料, 但氟化物材料对同步辐射和CH 污染都比较敏感, 为此需要外镀保护层。研究表明,SiO2能起到最好的保护效果。沉积致密SiO2保护层的氟化物高反镜, 在中心波长180nm处可得到接近99%的反射率。氟化物减反膜在157 nm处可得到0.1%以下的反射率; 到目前为止, 氟化物薄膜最好的沉积工艺是热舟蒸发。

  在真空紫外波段, 薄膜材料的本征吸收增加, 各种微观缺陷如杂质引起的吸收、膜层表面的非理想性引起的散射、水分和CH的污染等都会对膜层的光学性能造成很大影响。因此, 该波段薄膜的沉积对工艺稳定性提出了更高的要求。因此, 对真空紫外波段光学薄膜的研究主要集中于对氟化物材料以及相应的沉积工艺的研究。主要研究内容:

  坏性、非苛刻性、高精度和高灵敏度优点。通过椭偏测量,可以在很短的时间内得到从近紫外到近红外范围内的椭偏参数

  ψ和Δ随波长变化的全谱。然后对ψ和Δ进行解谱,可以得到诸如介电常数、光学常数、膜层厚度和复合膜中各个成分的组分等参数。逐渐成为测量超薄膜、超晶格、多

  层膜等各种薄膜材料的厚度和光学常数的一种重要的技术手段。椭圆偏振测量的应用范围很广泛,如半导体、光学掩膜、金属、介质薄膜、激光反射镜、大面积光学膜等都适用。椭偏法除了可以测试薄膜的基本光学常数之外,还可以用来测量薄膜的偏

  振特性、色散特性和各项异性,有助于这方面薄膜产品的扩展开发。


相关资讯