熱處理和摻雜對TiO2薄膜折射率的影響
熱處理對TiO2 薄膜折射率的影響
對玻璃基底上鍍制的氧化鈦薄膜進(jìn)行熱處理, 溫度分別為300℃、400℃、850℃。樣品標(biāo)號分別為A10、A11、A12, 折射率見表2。
表2 不同熱處理樣品折射率
由表2看出,隨著熱處理溫度的升高,薄膜折射率也逐漸增大。分析原因:因?yàn)殇J鈦礦折射率為2.56, 金紅石更致密,折射率為2.77。樣品A7、A10是無定形結(jié)構(gòu); 樣品A11 在400℃熱處理下已經(jīng)出現(xiàn)銳鈦礦結(jié)構(gòu); A12在850℃熱處理下出現(xiàn)了金紅石結(jié)構(gòu),是銳鈦礦和金紅石的混合態(tài),所以折射率最高。由此看出,可以通過熱處理的方式,在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)來改變氧化鈦薄膜中銳鈦礦和金紅石兩種結(jié)構(gòu)的比例,改變薄膜的折射率,從而達(dá)到微調(diào)氧化鈦薄膜光學(xué)性質(zhì)的目的。
摻雜對TiO2薄膜折射率的影響
表3 是不同摻雜量的氧化鈦薄膜的折射率。由表3 可以看到,少量摻雜可以提高氧化鈦薄膜的折射率,但隨著摻雜量的增大,折射率反而有所下降,這是因?yàn)樯倭繐诫sCe,不改變TiO2的結(jié)構(gòu),但過量摻雜,則析出了CeO2顆粒。混合顆粒膨脹系數(shù)不一樣,造成薄膜致密度下降,導(dǎo)致折射率下降。要改變氧化鈦薄膜的折射率可以通過適量摻雜來實(shí)現(xiàn)。
表3 不同摻雜量的TiO2薄膜的折射率
結(jié)論
(1) 鍍制高折射率的氧化鈦薄膜,電子束蒸發(fā)法的最佳工藝參數(shù)為:基片溫度200℃、真空度2×10- 2 Pa、沉積速率0.2nm/s、電子束流100 mA。
(2) 隨著熱處理溫度的升高,薄膜折射率也逐漸增大。850℃熱處理后的氧化鈦薄膜折射率最高為2.34。
(3) 適量摻雜CeO2會(huì)提高薄膜的折射率,過量摻雜CeO2反而會(huì)降低折射率。
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