主要研究了离子束溅射制备的氧化钽薄膜在大气氛围下热处理对其光学特性的影响规律。实验中热处理温度范围的选择为150~550 ℃, 间隔为200 ℃。研究中分别采用介电常数的Cody-Lorentz色散模型和振子模型对氧化钽薄膜的能带特性(1~4 eV)和红外波段(400~4 000 cm-1)的微结构振动特性进行了表征。研究结果表明, 在150 ℃和350 ℃之间出现热处理温度转折点, 即热处理温度高于此值时消光系数增加。Urbach能量的变化与消光系数趋势相同, 而禁带宽度的变化与消光系数恰好相反。通过红外微结构振动特性分析, 薄膜中仍存在亚氧化物的化学计量缺陷。

Ta2O5薄膜是可见光到近红外波段中重要的高折射率薄膜材料之一。本文针对离子束溅射制备Ta2O5薄膜的光学带隙特性开展了实验研究工作, 基于Cody-Lorentz模型表征了薄膜的光学带隙特性, 重点针对薄膜的禁带宽度和Urbach带尾宽度与制备参数之间的相关性进行研究。研究结果表明: 在置信概率95%以上时, 对Ta2O5薄膜禁带宽度影响的制备参数, 权重大小依次为氧气流量、基板温度、离子束电压; 而对Ta2O5薄膜Urbach带尾宽度影响的制备参数, 权重大小依次为基板温度和氧气流量。对于Ta2O5薄膜在超低损耗激光薄膜和高损伤阈值激光薄膜领域内应用, 本文的研究结果给出了同步提高薄膜的禁带宽度和降低带尾宽度的重要工艺参数选择方法。