光学学报, 2011, 31 (10): 1031001, 网络出版: 2011-09-05   

原子层沉积制备Ta2O5薄膜的光学特性研究

Optical Properties of Ta2O5 Thin Films Fabricated by Atomic Layer Deposition
作者单位
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 芬兰倍耐克有限公司, 芬兰 赫尔辛基 FIN-01510
摘要
以乙醇钽[Ta(OC2H5)5]和水蒸气为前驱体,采用原子层沉积(ALD)方法分别在基板温度为250 ℃和300 ℃的K9和石英衬底上制备了Ta2O5光学薄膜。采用分光光度计、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等手段对薄膜的光学特性、微结构和表面形貌进行了研究。结果表明,用ALD方法制备的Ta2O5薄膜在刚沉积和350 ℃退火后均为无定形结构,而250 ℃温度下沉积的薄膜其表面粗糙度低,聚集密度很高,光学均匀性优,在中紫外到近红外均表现出很好的光学特性,可以作为高折射率材料很好地应用于光学薄膜中。
Abstract
Tantalum ethoxide [Ta(OC2H5)5] and water vapor (H2O) are used as chemical precursors to deposit Ta2O5 thin films on K9 and JGS1 substrates by atomic layer deposition (ALD) at the temperature of 250 ℃ and 300 ℃ respectively. Characteristics of the films such as optical properties, microstructure and surface morphological image are investigated by spectrophotometer, X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The results show that both the as-deposited and annealed Ta2O5 films are amorphous. The film deposited at the temperature of 250 ℃ possesses excellent microstructure with good optical properties in the spectral region from mid-ultraviolet to near-infrared, and it can be well used for optical coatings as a kind of high-refractive-index materials.

范欢欢, 章岳光, 沈伟东, 李旸晖, 李承帅, 何俊鹏, 刘春亮, 刘旭. 原子层沉积制备Ta2O5薄膜的光学特性研究[J]. 光学学报, 2011, 31(10): 1031001. Fan Huanhuan, Zhang Yueguang, Shen Weidong, Li Yanghui, Li Chengshuai, He Junpeng, Liu Chunliang, Liu Xu. Optical Properties of Ta2O5 Thin Films Fabricated by Atomic Layer Deposition[J]. Acta Optica Sinica, 2011, 31(10): 1031001.

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