熱處理和摻雜對TiO2薄膜折射率的影響
2008-12-23 王六定 西北工業大學
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行熱處理, 溫度分別為300℃、400℃、850℃。樣品標號分別為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:因為銳鈦礦折射率為2.56, 金紅石更致密,折射率為2.77。樣品A7、A10是無定形結構; 樣品A11 在400℃熱處理下已經出現銳鈦礦結構; A12在850℃熱處理下出現了金紅石結構,是銳鈦礦和金紅石的混合態,所以折射率最高。由此看出,可以通過熱處理的方式,在適當的范圍內來改變氧化鈦薄膜中銳鈦礦和金紅石兩種結構的比例,改變薄膜的折射率,從而達到微調氧化鈦薄膜光學性質的目的。
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,這是因為少量摻雜Ce,不改變TiO2的結構,但過量摻雜,則析出了CeO2顆粒。混合顆粒膨脹系數不一樣,造成薄膜致密度下降,導致折射率下降。要改變氧化鈦薄膜的折射率可以通過適量摻雜來實現。
表3 不同摻雜量的TiO2薄膜的折射率
結論
(1) 鍍制高折射率的氧化鈦薄膜,電子束蒸發法的最佳工藝參數為: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會提高薄膜的折射率,過量摻雜CeO2反而會降低折射率。
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