[發明專利]一種變折射率氧化物薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 202010948576.6
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112095082A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 姜玉剛;劉華松;何家歡;李士達;白金林;姜承慧
• 申請（專利權）人: 天津津航技術物理研究所
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/10;C23C14/08;C23C14/54;G02B1/113
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉二格

1.一種變折射率氧化物薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：選擇硅靶作為離子束濺射靶材，選擇沉積基底；

S2：采用離子束濺射沉積技術，在不同基底上制備不同氧氣流量條件下的SiO_x薄膜；

S3：采用分光光度計和紅外傅立葉光譜儀測量不同基底上SiO_x薄膜樣品的可見光-近紅外波段透射光譜；

S4：基于透射光譜的反演方法，計算SiO_x薄膜的折射率和消光系數；

S5：獲得氧氣流量與SiO_x薄膜折射率和消光系數的關聯性；

S6：通過改變氧氣流量，實現變折射率氧化物SiO_x薄膜的制備。

2.如權利要求1所述的變折射率氧化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中，選擇熔融石英、硅基底作為SiO_x薄膜的沉積基底。

3.如權利要求2所述的變折射率氧化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中，采用雙離子束濺射沉積技術，選擇鍍膜真空室本體真空度為m×10^-6Torr，1≤m≤50，真空室氧氣流量為Xsccm，0≤X≤60，主離子源工作參數：工作電壓為U，600V≤U≤1500V，工作電流為I，200mA≤I≤1200mA，在熔融石英、硅等基底上制備SiO_x薄膜。

4.如權利要求3所述的變折射率氧化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中，采用分光光度計測量熔融石英基底上SiO_x薄膜的可見光-近紅外透過率曲線，采用紅外傅立葉光譜儀測量硅基底上SiO_x薄膜的紅外透過率曲線。

5.如權利要求4所述的變折射率氧化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S2中，采用雙離子束濺射沉積技術，制備SiO_x薄膜，其中，選擇鍍膜真空室本體真空度為8×10^-6Torr，真空室氧氣流量X為20sccm、25sccm、30sccm、35sccm、40sccm，主離子源工作參數：工作電壓U₁為1200V，工作電流I₁為750mA，在熔融石英基底上制備了SiO_x薄膜，膜層沉積時間為3000s。

6.如權利要求5所述的變折射率氧化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中，采用Lambda900分光光度計測量不同氧氣流量條件下石英基底上SiO_x薄膜的可見光-近紅外透過率曲線，測量范圍為250nm-2500nm。

7.如權利要求6所述的變折射率氧化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S3中，采用PE紅外傅立葉光譜儀測量硅基底上SiO_x薄膜的紅外透過率曲線，測量范圍為2500nm-15000nm。

8.如權利要求7所述的變折射率氧化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S4中，獲得的折射率曲線和消光系數曲線中，隨著氧氣流量的增加，SiO_x薄膜的折射率和消光系數均逐漸減小。

9.如權利要求8所述的變折射率氧化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S5中，獲得SiO_x薄膜在1500nm波長處的折射率與氧氣流量的關系，當氧氣流量在20sccm-40sccm區間，實現折射率在1.6-2.55范圍內調控。

10.如權利要求9所述的變折射率氧化物薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟S6中，通過改變氧氣流量，實現變折射率n～1.45-3.5@1500nm氧化物SiO_x薄膜的制備。