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HiPIMS反应溅射制备SiO2-Ta2O5光学干涉膜
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新铂科技，聚焦高能等离子体表面工程硬件和工艺。 引言 — 在Si靶和Ta靶氧反应溅射时，用合适的HiPIMS脉冲参数可以抑制进气迟滞回线，在没有气体控制器下也能保证工艺稳定性。 点睛 — 通过HiPIMS反应溅射制备SiO2-Ta2O5光学干涉膜，并和RFMS制备膜层进行比较，HiPIMS制备的堆垛层，膜层更加致密，SiO2和Ta2O5界面更加清晰，折射率更高。 内容 — 溅射Si靶参数为：HiPIMS频率为1Khz，脉宽为40us，Ar=45sccm，O2=0-4sccm进气量，测试增加气体和减少气体曲线如图1（a）和（b）；溅射Ta靶参数为：HiPIMS频率为50hz，脉宽为200us，Ar=45sccm，O2=0-50sccm进气量，测试增加气体和减少气体曲线如图1（c）和（d）所示； 图片 图1，a）和b）为Si靶连接HiPIMS时电流电压及功率与氧含量曲线， c）和d）为Ta靶HiPIMS时电流电压及功率与氧含量曲线 从图中可以看出，随着氧含量增加或者降低，Si靶和Ta靶都不存在迟滞现象。HiPIMS制备SiO2和Ta2O5的氧含量窗口很宽。 图2，a）为RF溅射制备的11层堆垛层，相比较b）HiPIMS制备的堆垛层，膜层更加致密，SiO2（白亮层）和Ta2O5（黑暗层）界面更加清晰。 图片图片 图2, a）和b）分别表示RFMS和HiPIMS制备的SiO2和Ta2O5的滤镜截面SEM图 分别比较RFMS和HiPIMS制备光学层的折射率，如图3所示，在波长550nm处，HiPIMS制备五氧化二钽达到2.2，而RFMS制备涂层折射率为2.16，其0.04的显著增加主要来自于HiPIMS溅射过程中离子轰击增强导致非晶态膜层致密度提高。 图片 图3、RFMS和HiPIMS制备的SiO2和Ta2O5的折射率n 结论 — 用HiPIMS制备SiO2和Ta2O5，其工艺窗口宽，单层膜的折射率要明显高于RFMS制备涂层。同时7层和11层堆垛的滤光层，其膜基结合力更高，膜层应力更低。 参考文献 — 1.Hala et al，Reactive HiPIMS deposition of SiO2//Ta2O5optical interference filters，J. Appl. Phys. 116, 213302 (2014) |
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