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光學(xué)薄膜制備中的參數(shù)調(diào)控

• Nb?O?光學(xué)薄膜：在制備 Nb?O?光學(xué)薄膜時,，輔助離子源的離子束能量和離子束流對薄膜特性影響顯著。研究表明,，在不同參數(shù)下,，折射率在波長 550nm 處為 2.310 - 2.276,，應(yīng)力值為 - 281 - 152MPa。為獲得良好光學(xué)特性和薄膜微結(jié)構(gòu),，需精確控制這些參數(shù),。例如，合適工藝參數(shù)下,，消光系數(shù)可小于 10??,，薄膜表面平整度佳。若期望提高薄膜折射率,，可適當(dāng)增加離子束能量,，促進(jìn)原子沉積過程中的能量傳遞，使薄膜原子排列更緊密,，從而提高折射率,。而對于應(yīng)力控制，若應(yīng)力過大可能導(dǎo)致薄膜龜裂,，影響光學(xué)性能,，此時可通過調(diào)整離子束流，優(yōu)化離子轟擊強度,，以降低應(yīng)力,。

• SiO?薄膜：離子束濺射（IBS）制備的 SiO?薄膜通常存在較高壓應(yīng)力，影響其性能,。研究發(fā)現(xiàn),，采用高能 O?輔助離子轟擊，可在保持高光學(xué)質(zhì)量的同時,，將應(yīng)力從 490MPa 降至 48MPa,。因此，在制備 SiO?光學(xué)薄膜時,，要精準(zhǔn)控制 O?輔助離子的能量,、流量以及轟擊時間等參數(shù)。如適當(dāng)增加 O?流量,，可增強其與濺射原子的反應(yīng),，改變薄膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低應(yīng)力,。同時,，控制轟擊時間也很關(guān)鍵，過長可能導(dǎo)致薄膜表面損傷,，影響光學(xué)性能,。

功能性薄膜制備中的參數(shù)調(diào)控

• MAX 和 MXene 相薄膜：制備 MAX 和 MXene 相薄膜分兩步，首先用低能離子轟擊元素靶材,，可形成混合相均勻?qū)踊蚋飨喽鄬雨嚵?；然后進(jìn)行真空熱退火,，誘導(dǎo)擴散和相互作用，形成所需結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料,。在第一步中,，離子能量、靶材選擇及轟擊順序是關(guān)鍵參數(shù),。例如,，選擇合適的離子能量，既能保證有效濺射原子,，又避免對靶材過度損傷,。不同靶材的先后轟擊順序或同時轟擊，會影響最終薄膜的相結(jié)構(gòu)和成分分布,。在熱退火步驟中,，溫度和時間的精準(zhǔn)控制至關(guān)重要。溫度過低或時間過短,，擴散和相互作用不充分,，無法形成理想結(jié)構(gòu)；溫度過高或時間過長,，可能導(dǎo)致薄膜過度生長或結(jié)構(gòu)破壞,。

• SiC 薄膜：采用脈沖直流磁控濺射制備 SiC 薄膜時，功率脈沖頻率對薄膜性能影響較大,。研究表明,，所有沉積薄膜與基底附著力良好，呈光滑致密的非晶結(jié)構(gòu),，且薄膜硬度隨脈沖頻率增加而增大,。當(dāng)脈沖頻率為 250kHz 時，薄膜具有最佳力學(xué)性能,，硬度達(dá) 25.74GPa,，附著力約 36N。因此,，若要提高 SiC 薄膜的硬度等力學(xué)性能,，可適當(dāng)提高功率脈沖頻率,。但需注意,，過高頻率可能導(dǎo)致其他問題，如等離子體不穩(wěn)定,，影響薄膜均勻性,。

半導(dǎo)體薄膜制備中的參數(shù)調(diào)控

• Si 薄膜：采用離子束濺射技術(shù)制備 Si 薄膜時，生長束流和溫度是關(guān)鍵參數(shù)8,。在低生長束流（4 - 10mA）和低溫（25 - 300℃）范圍內(nèi)研究發(fā)現(xiàn),，300℃時采用 6mA 的生長束流,，可在硅襯底上得到結(jié)晶性和完整性較好的 Si 外延薄膜；25℃時可實現(xiàn) Si 薄膜的低溫晶化生長,，得到多晶結(jié)構(gòu),。若期望獲得高質(zhì)量的外延 Si 薄膜，需嚴(yán)格控制生長束流和溫度在合適范圍,。如溫度過低,，原子遷移率低，難以形成規(guī)則晶體結(jié)構(gòu),；生長束流過大,，可能導(dǎo)致原子沉積過快，無法有序排列,，影響薄膜質(zhì)量,。

金屬薄膜制備中的參數(shù)調(diào)控

• Ti 薄膜：利用離子束濺射沉積制備 Ti 薄膜時，通過 X 射線衍射和原子力顯微鏡研究發(fā)現(xiàn),，可優(yōu)化沉積條件獲得僅具有 (001) 擇優(yōu)取向的薄膜微晶,，且表面粗糙度超低，達(dá) 0.55nm,，薄膜在 300℃退火時保持穩(wěn)定,。在這個過程中，氬離子束的能量,、流量以及沉積時間等參數(shù)對薄膜晶體取向和表面形態(tài)有重要影響,。例如，合適的氬離子束能量可精確控制對 Ti 靶材的濺射效果,，使 Ti 原子以特定方向沉積,，形成 (001) 擇優(yōu)取向。沉積時間則影響薄膜厚度,，精準(zhǔn)控制沉積時間可獲得滿足特定性能要求的薄膜厚度,。

其他材料薄膜制備中的參數(shù)調(diào)控

• Ta?O?薄膜：采用離子束濺射技術(shù)制備 Ta?O?薄膜用于紫外高反射吸收薄膜時，通過調(diào)控氧氣流量可實現(xiàn)具有不同吸收的 Ta?O?薄膜的制備,。氧氣流量影響 Ta?O?薄膜的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu),，進(jìn)而影響其光學(xué)吸收性能。如增加氧氣流量,，可能使 Ta?O?薄膜中氧含量增加,，改變其能帶結(jié)構(gòu)，從而調(diào)整吸收特性,。通過精確控制氧氣流量,，結(jié)合薄膜設(shè)計，可制備出滿足特定吸收率要求的紫外高反射吸收薄膜。

• Si 薄膜用于寬帶吸收薄膜：在制備用于寬帶吸收的 Si 薄膜時,，研究氧氣,、氮氣流量對其光學(xué)特性的影響十分關(guān)鍵。通過改變氧氣,、氮氣流量,，可調(diào)整 Si 薄膜的化學(xué)組成和微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變其在可見光和近紅外波段的吸收特性,。例如,，適當(dāng)引入氧氣，可能在 Si 薄膜表面形成硅氧化物,，改變其光學(xué)常數(shù),，實現(xiàn)對特定波段吸收的調(diào)控。同時,，結(jié)合透,、反射光譜和橢偏光譜的全光譜數(shù)值擬合法，精確計算 Si 薄膜的光學(xué)常數(shù),，為設(shè)計和制備滿足特定吸收率要求的寬帶吸收薄膜提供依據(jù),。