张革 1,2崔云 1,2,*赵娇玲 1,2,**王涛 1,2赵元安 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室,上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室,上海 201800
以沉积在Si[100]基底的Mo/Si多层膜为例,通过透射电镜(TEM)测量了多层膜在不同倾转角度下的界面结构,并提取了多层膜的周期厚度以及单周期中Mo层和Si层的厚度。结果表明:样品沿α方向倾转时,Mo层和Si层的测量厚度几乎没有变化,但界面粗糙度增大,这是由于旋转时薄膜的厚度方向始终与电子束垂直,而电子束穿过的TEM样品厚度Z增大;样品沿β方向倾转时,由于倾转时样品截面与电子束不垂直,造成伪影严重,无法区分Mo层和Si层,多层膜的测量总厚度随倾转角的增大先增大后减小。此外,提出了样品沿β方向倾转后测量薄膜厚度的计算公式。对于较薄的薄膜,随着倾转角β的增大,测量厚度增大;对于较厚的薄膜,随着倾转角β的增大,测量厚度先增大后减小。薄膜厚度t0越小,沿β方向倾转后测量厚度的相对误差越大。当TEM样品厚度Z为10 nm时,沿β方向倾转后测量厚度的相对误差较小。
透射电镜 倾转角度 薄膜界面 膜层厚度 
光学学报
2024, 44(2): 0231001
崔云 1,2,*张革 1,2赵元安 1,2邵宇川 1,2[ ... ]邵建达 1,2,**
作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室,上海 201800
2 中国科学院强激光材料重点实验室,上海 201800
激光系统用薄膜元件既要有优异的光学性能,又要有高的激光诱导损伤阈值(LIDT)。薄膜元件的基底表面上交替沉积有高低折射率材料,通过膜厚、折射率等参数的优化可实现所需的光学性能,但元件中存在的微缺陷(如膜料喷溅缺陷、基底缺陷等)是导致LIDT降低的重要原因。通过精准定位切割、三维重构的方法,表征膜料喷溅和基底抛光产生的微缺陷的形貌结构,并对其激光辐照前后的元素分布进行了分析。研究结果为镀制工艺、基底加工工艺的改进提供了参考。
薄膜 激光损伤 微缺陷 喷溅 基底抛光 
中国激光
2023, 50(2): 0203101
Yun Cui 1,2,*Yuanan Zhao 1,2Ge Zhang 1,2Meiping Zhu 1,2[ ... ]Jianda Shao 1,2,4
Author Affiliations
Abstract
1 Laboratory of Thin Film Optics, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
3 School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
4 School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University, Shanghai 201210, China
Different laminated structures of TiO2/SiO2 composite film were prepared via atomic layer deposition (ALD) on alumina substrates. The effect of the annealing temperature in the air on the surface morphologies, crystal structures, binding energies, and ingredient content of these films was investigated using X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. Results showed that the binding energy of Ti and Si increased with decrease of the Ti content, and the TiO2/SiO2 nanolaminated films exhibited a complex bonding structure. As the annealing temperature increased, the thickness of the nanolaminated films decreased, and the density and surface roughness increased. An increase in the crystallization temperature was proportional to the SiO2 content in TiO2/SiO2 composite film. The annealing temperature and thin thickness strongly affected the phase structure of the ALD TiO2 thin film. To be specific, the TiO2 thin film transformed into an anatase phase from an amorphous phase after an increase in the annealing temperature from 400°C to 550°C, and the TiO2 film exhibited an anatase phase until the annealing temperature reached 850°C, owing to its extremely small thickness. The annealing process caused the Al ions in the substrate to diffuse into the films and bond with O.
atomic layer deposition nanolaminated film annealing thin films 
Chinese Optics Letters
2021, 19(12): 121406
张晗宇 1,2崔云 2,3孙勇 2,3,4张益彬 2,3[ ... ]邵建达 1,2,3
作者单位
摘要
1 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海 201210
2 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
3 中国科学院上海光学精密机械研究所中科院强激光材料重点实验室, 上海 201800
4 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
通过微结构结合镀膜的方法成功设计和制备了中红外宽带减反射元件。首先,利用FDTD Solutions软件,模拟了微结构周期、占空比、高度以及膜层厚度对所需波段透射率的影响规律,得到较好增透效果的微结构和膜层结构参数;根据设计参数,采用激光干涉曝光和反应离子束刻蚀技术在蓝宝石表面制备出相应微结构,然后在其表面镀制相应厚度的SiO2膜。测试结果表明:仅有单面微结构的蓝宝石元件在1.5~4 μm波段的平均透射率达到92.3%,具有复合结构的蓝宝石元件在该波段的平均透射率高达98.7%,相对双面抛光蓝宝石样品透射率提升11.0%左右,实现了蓝宝石表面的宽带增透;对具有复合结构的蓝宝石元件进行了湿度验证和高低温循环实验,实验前后透射率曲线无明显变化,且无明显水吸收,说明该元件具有很好的环境适用性。
光学器件 减反微结构 时域有限差分法 干涉曝光 反应离子束刻蚀 
中国激光
2020, 47(3): 0301006
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室薄膜光学实验室, 上海 201800
用磁控溅射的方法在石英基底上制备了金(Au)膜,研究了Au膜在近激光损伤阈值(LIDT)飞秒脉冲激光辐照下的物相结构和表面形貌。结果表明:所制备的Au膜为(111)面取向生长的薄膜;近LIDT的激光辐照使辐照区的Au膜形成大晶粒,并由(111)单一取向变为多晶结构;Au膜晶粒尺寸的增大会导致表面粗糙度增加。实验结果为明确Au膜在飞秒激光作用下的损伤过程及后期应用提供了依据。
薄膜 飞秒激光 激光损伤阈值 损伤形貌 
中国激光
2019, 46(2): 0203001
费亮 1,2崔云 2,*万冬云 1陈鹏 2,3徐姣 2,3
作者单位
摘要
1 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200444
2 中国科学院上海光学精密机械研究所中科院强激光材料重点实验室, 上海 201800
3 中国科学院大学, 北京 100049
采用时域有限差分法研究了硒化锌基底的抛物线型周期阵列仿生微结构的光学性质,重点分析了微结构阵列的周期、高度、占空比和形状轮廓等对反射率的影响,得到了有较好增透效果的结构参数。根据模拟参数进行两次干涉曝光制备掩模,采用反应离子刻蚀技术制备周期阵列微结构。通过场发射扫描电子显微镜对微结构的表面形貌进行表征,并采用傅里叶变换红外光谱仪在中红外波段分别对双面抛光、单面微结构的硒化锌片进行透过率测试。结果表明:单面微结构样品在2~5 μm范围内的整体平均透过率比双面抛光硒化锌基片提高了10%,在2.3 μm处的最大透过率为82%。
衍射 增透微结构 时域有限差分法 干涉曝光 
光学学报
2018, 38(1): 0105004
Jiaoling Zhao 1,2Hongbo He 1,*Hu Wang 1,2Kui Yi 1[ ... ]Yun Cui 1
Author Affiliations
Abstract
1 Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Complementary analysis techniques are applied in this work to study the interface structure of Mo/Si multilayers. The samples are characterized by grazing incident x-ray reflectivity, x-ray photoelectron spectroscopy, high-resolution transmission electron microscopy, and extreme ultraviolet reflectivity. The results indicate that the layer thickness is controlled well with small diffusion on the interface by forming MoSi2. Considering MoSi2 as the interface composition, simulating the result of our four-layer model fits well with the measured reflectivity curve at 13.5 nm.
340.7480 X-rays, soft x-rays, extreme ultraviolet (EUV) 230.4170 Multilayers 
Chinese Optics Letters
2016, 14(8): 083401
张洪 1,2,*晋云霞 2孔钒宇 2黄昊鹏 1,2[ ... ]叶邦角 3
作者单位
摘要
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室, 上海 201800
3 中国科学技术大学近代物理系核探测与核电子学国家重点实验室, 合肥 230026
对金属介质多层膜样品进行不同温度的退火处理。实验发现,当退火温度为350 ℃时,在样品Au层与SiO2层的界面处出现过渡层,样品具有很强的抗化学清洗能力。利用透射电子显微镜观测与能谱仪分析发现,过渡层的出现主要是Cr原子从Au层底部扩散到SiO2层的结果。过渡层可以增强Au层与SiO2层间的粘附力,阻挡酸溶液的渗入,使得金属介质多层膜的抗化学清洗能力得到增强。
材料 界面扩散 化学清洗 退火 粘附力 
中国激光
2016, 43(10): 1003002
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Materials for High Power Laser, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
We prepare SiO2 coatings on different substrates by either electron-beam evaporation or dual ion-beam sputtering. The relative transmittances of the SiO2 coatings are measured during the heating process. The SiO2 coating microstructures are studied. Results indicate that the intensity and peak position of moisture absorption are closely related to the microstructures of the coatings. The formation of microstructures depends not only on the preparation process of the coatings but also on the substrate characteristics.
310.4925 Other properties (stress, chemical,etc.) 310.6860 Thin films, optical properties 140.3070 Infrared and far-infrared lasers 
Chinese Optics Letters
2015, 13(2): 023101
作者单位
摘要
1 中国科学院上海精密机械研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
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。
薄膜 SiO2薄膜 水吸收特性 红外漫反射光谱 原子力量微镜分析 
中国激光
2014, 41(7): 0707001

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