16、离子辅助沉积TiO₂薄膜优化及GeO₂液体多态性研究

离子辅助沉积TiO₂薄膜优化及GeO₂液体多态性研究

1. 离子辅助沉积TiO₂薄膜优化研究

1.1 离子辅助沉积（IAD）简介

离子辅助沉积（IAD）是一种成熟的提高光学薄膜质量的方法，能带来诸多优势，如提高薄膜堆积密度、减少因水分导致的光谱漂移、提高重复性以及更好地控制薄膜应力等。许多材料，像TiO₂、SiO₂、Al₂O₃和Ta₂O₅等，都能从IAD工艺中受益。不过，为特定材料寻找IAD工艺的最佳参数集并非易事。多数研究仅描述了在特定IAD参数下获得的光学薄膜特性，而未指出最佳参数点。

薄膜沉积过程的优化有时会成为一个复杂问题，因为涉及众多变量，如基础压力、衬底材料、衬底制备、衬底温度、浸泡时间、反应气体分压、气体混合物、沉积材料、沉积速率、材料蒸发模式、电子枪高压和灯丝电流、腔室清洁、罩体旋转速度等。在包含离子源的IAD中，还需考虑气体流速、腔室抽气速度、驱动电压、驱动电流、灯丝电流以及离子源定位和瞄准的至少五个自由度等变量。

1.2 实验设计方法（DOE）

通常，人们会尝试保持除研究变量外的所有变量恒定，然后为该变量找到最佳设置。但如果要优化一个包含10个变量的过程，假设每个变量仅进行两次测试且结果呈线性，那么为了找到如折射率或密度等一个输出的最佳结果，就需要进行1024次实验，这显然是不可行的。而实验设计方法（DOE）可以将实验次数从数千次减少到50次或更少，同时还能更好地了解过程。

1.3 实验方法

本研究在配备电子束蒸发器、Inficon Inc的石英晶体速率/厚度控制器XTC/2、4kW电阻衬底加热装置和Denton Vacuum Inc的冷阴极离子源CC - 105的扩散