TiO2薄膜的制備及厚度對其光學(xué)性質(zhì)的影響.pdf

1、隨著薄膜技術(shù)的發(fā)展，薄膜材料已經(jīng)廣泛滲透到現(xiàn)代科技的各個領(lǐng)域。二氧化鈦(TiO2)薄膜由于具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，高折射率、高介電常數(shù)以及在可見光波段透明等特點(diǎn)，近年來受到廣泛的關(guān)注和研究。由于TiO2薄膜的光學(xué)性質(zhì)與體材料不同，研究厚度對TiO2光學(xué)性質(zhì)的影響，對基于TiO2薄膜的光學(xué)和光電子器件的設(shè)計(jì)和制造十分必要。
　　首先，研究了厚度對非晶態(tài)TiO2薄膜光學(xué)性質(zhì)的影響。利用電子束蒸發(fā)法在硅片襯底上制備了30 nm以下不同厚度的T

2、iO2薄膜。采用多角度橢圓偏振光譜儀對薄膜樣品進(jìn)行測量，分析選用適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛯y量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到了TiO2薄膜樣品的折射率色散光學(xué)和厚度。結(jié)果表明，隨著TiO2薄膜厚度增加，其折射率增加，這可以由薄膜生長的無序性來解釋。
　　其次，本論文還研究了TiO2薄膜折射率隨厚度的變化關(guān)系，制備了一系列TiO2薄膜樣品，厚度為5～180 nm。采用多角度橢偏儀對各個樣品進(jìn)行測量并擬合。結(jié)果表明厚度在40 nm以下薄膜折射率隨厚度減小而銳減

3、，當(dāng)薄膜的厚度在40 nm以上時，其折射率基本上保持在一個常數(shù)值并且接近TiO2體材料的折射率。該現(xiàn)象主要是由于薄膜層中存在空洞以及存在界面層造成。
　　此外，為了研究厚度對晶態(tài)TiO2薄膜結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響，對制備的樣品進(jìn)行退火處理。通過對薄膜樣品進(jìn)行XRD測量，表明得到的TiO2薄膜為銳鈦礦結(jié)構(gòu)。通過計(jì)算可得，隨著薄膜厚度增加，薄膜的晶格間距減小，晶粒尺寸增加，這表明增加厚度可以提高薄膜的晶體質(zhì)量。通過多角度橢偏測量并擬合后