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 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京100049
3 国科大杭州高等研究院, 浙江 杭州310024
激光技术的不断发展对激光薄膜的光学性能、激光损伤阈值、机械性能等提出了越来越高的要求。具有低吸收损耗的激光薄膜在强激光、精密测量等领域有十分重要的应用。从电子束蒸发和离子束溅射沉积工艺、薄膜材料两个方面,对激光薄膜在吸收损耗控制方面的研究进展进行综述,详细介绍了制备过程中多个环节对薄膜吸收损耗的调控方法,以及单一材料和混合物薄膜的吸收机理、吸收调控方法。
薄膜 吸收损耗 混合材料 电子束蒸发 离子束溅射
为了研制具有高效电磁屏蔽功能的反红外、透1064nm激光的滤光片，基于金属薄膜诱导理论和多层薄膜的干涉原理，设计了诱导滤光膜的膜系结构，并讨论了金属Ag薄膜厚度误差对滤光片光谱性能的影响。采用离子束辅助沉积的方式制备膜系中的介质薄膜，采用离子束溅射方式制备了金属Ag薄膜; 利用放大膜厚控制误差的方法，精确地监控薄层金属Ag膜的沉积厚度，同时避免了Ag膜被氧化。通过工艺实验，制备的滤光片在1064nm激光波长的透射率达到88%以上、中长波红外波段反射率达90%以上，对18～36GHz电磁波屏蔽效能达到23dB以上，具有良好的中长波红外及电磁波屏蔽功能。
电磁屏蔽 滤光片 Ag薄膜 离子束溅射 electromagnetic shielding filter Ag film ion beam sputtering
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
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心， 湖北 武汉 430223
离子束溅射(IBS)系统具有稳定的沉积速率和良好的工艺重复性，然而在沉积初期其速率仍会发生变化。为研究其变化规律，采用离子束溅射技术，以Nb2O5和Al2O3为高低折射率材料，制备了中红外波段高反膜，用傅里叶变换红外光谱仪测试了膜层的反射率光谱曲线，采用扫描电镜测试了膜层的断面形貌，结果显示膜层厚度随着层数的增加而减小。通过光谱反演的方法，建立沉积速率随时间呈指数变化的模型，通过优化设计，使理论曲线与实测结果的吻合程度大大提高，均方根误差由10%下降至1.5%。研究结果为时间监控方式下的膜厚修正提供了参考依据。
离子束溅射 沉积速率 光谱拟合 膜厚监控 中红外 ion beam sputtering deposition rate spectra fitting thickness monitoring mid-infrared
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
华中光电技术研究所 —武汉光电国家研究中心, 湖北武汉 430023
采用离子束溅射技术在反射率大于99.999 7%、中心波长（λ）为635 nm 的35 层高反波堆表面镀制2M（光学厚度为λ/2）的Al2O3 低损耗薄膜。测量分析样品制备不同阶段的表面均方根粗糙度、反射率，通过理论分析，计算得出了2MAl2O3 薄膜的光学吸收。研究分析了氧气流量对Al2O3 薄膜吸收、表面均方根粗糙度的影响。结果显示，氧气流量对Al2O3 薄膜的表面均方根粗糙度影响较小，表面均方根粗糙度优于0.15 nm；随着氧气流量增加，2MAl2O3 薄膜的吸收先减小，达到最小极值后再增加；采用优化后的工艺，可以稳定地获得消光系数优于5×10-6 的Al2O3 薄膜。对进一步降低Al2O3 薄膜的弱吸收和扩展Al2O3 薄膜的应用有指导意义。
低损耗薄膜 光学吸收 离子束溅射 表面均方根粗糙度 消光系数 Al2O3 coating absorption ion beam sputtering（IBS） RMS extinction coefficient
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
强激光与粒子束
2020, 32(7): 071002
为了研究 Al2O3薄膜在蓝宝石光学窗口中的应用, 采用离子束溅射技术制备了不同工艺条件下的 Al2O3薄膜, 根据薄膜的测试结果对薄膜的折射率和消光系数进行了拟合, 分析了工艺条件对 Al2O3薄膜性能的影响。在蓝宝石窗口上用 ZnS和 Al2O3作为高、低折射率材料, 设计并制备了电视(600～ 900 nm)和中红外(3.4～4.8 .m)双波段高效减反射薄膜, 测试结果表明, 薄膜的减反射效果良好, 具有较强的环境适应性, 适合于作为光学窗口薄膜。而 Al2O3薄膜吸潮引起的 2.8～3.5 .m波段的吸收, 以及蓝宝石基片在 4.0 .m之后的吸收是造成透射率较低的主要原因。
离子束溅射 Al2O3薄膜 光学窗口 环境适应性 ion beam sputtering, Al2O3 film, optical window, e
