Ge-Ga-S玻璃薄膜制备及退火工艺的影响【文献综述】.doc

1、毕业设计文献综述通信工程GEGAS玻璃薄膜制备及退火工艺的影响摘要热蒸发法具有较长的历史,在实验室里研究得比较透彻,形成了许多成熟的工艺，能制备出很多符合光器件要求的薄膜。国内外很多研究机构都对热蒸发参数对薄膜的影响进行了研究，并取得了很多的成果。关键字热蒸发；热退火；锗镓硫薄膜一、背景光子代替电子作为传输信息的载体是历史发展的必然趋势。虽然以光纤通信为代表的光子技术在信息传输领域获得了蓬勃的发展，获得了TBIT/S的高传输速率，但是光信息处理的核心部分依然依赖着微电子技术和集成技术。【1】光电信号转换能力的滞后和电子线路传输速度的限制，成了制约信息传输容量的重要瓶颈。因此，开发新型光器件以推

2、动全光网络的发展已成了人们的共识。【14】光器件的开发关键在于新材料和新技术的运用。硫化物光学薄膜在新型光器件上有着广泛的应用前景。【2】由于硫化物玻璃在光敏介质中具有大折射率，和很好的光敏性和超快的三阶非线性和低双光子吸收和无自由载体吸收的特性，这些性质非常适合全光信号的发生设备，广泛应用于2R信号再生，脉冲压缩和带宽转换中。真空蒸发是制备光学薄膜的一种物理方法。该方法通常将真空室的本底真空优于102PA，然后采用加热的方法将被蒸发物质蒸发后沉积在光滑的基片上，得到相应的纳米薄膜。真空蒸发沉积具有材料纯度高、结晶好、粒度可控的特点，但技术条件高。主要的蒸发源有电阻加热蒸发、高频感应加热蒸发、

3、辐射加热蒸发、离子束加热蒸发等。在光学薄膜的制备过程中被广泛采用。二、国内外研究现状国内外各研究单位对制备化合物光学薄膜的研究多集中在各种制备参数对薄膜性能的影响，例如退火温度，不同靶材的组分，来研究薄膜的组分，厚度，均匀性，表面平整度等参数。【7】其中薄膜的组分可以通过通过X射线光电子能谱确认、膜层的表面形貌和粗糙度可以利用扫描电子显微镜和扫描探针显微镜分别分析。【8】薄膜层不同区域的厚度和折射率可以利用棱镜耦合仪或椭圆偏振仪测量。例如权乃成，高斐等人用热蒸发法制备ZNS薄膜并研究了不同基低温度对薄膜表面粗糙程度和透射光谱的影响；【16】上海大学马季，朱兴文等人利用射频磁控溅射法，通过多次短

4、时沉积和热处理工艺，以二氧化硅为衬底在不同射频功率下制备了ZNO薄膜，探讨了射频功率对薄膜结构，光及电性能等方面的影响。DONGHOKIM,EUNGSUNBYON,GUNHWANLEE,SUNGLAECHO研究了溅镀法中沉积温度对碲化铋薄膜结构和热电性能的影响，分析了在不同温度下溅射成膜的分子结构和表面形态，及温差导电性等。【15】朱海玲研究了直流反应磁控溅射制备氧化亚铜薄膜，讨论了溅射功率及溅射气压对薄膜结构，形貌的影响。【5】周继承，陈宇，赵保星等完成磁控溅射制备二氧化钛薄膜及其光学特性研究，研究了基底温度对薄膜透射率的影响。【6】郝正同，谢泉，杨子义完成了磁控溅射法中影响薄膜生长的因素及

5、作用机理研究，讨论了基片温度及热处理对成膜的影响。【10】三、薄膜的制备方法实验室制备薄膜通常采用物理气相沉积法有真空蒸镀法包括电阻蒸镀和电子束蒸镀；也有新出现的荷能离子镀法，包括离子辅助沉积，低压反应离子镀，等离子辅助沉积，磁控溅射，离子束溅射等方法。评价制备技术的优劣，主要通过产品的性能来体现的，如薄膜的光学常数，附着力，稳定性等。由于实验室设备和条件的限制，我们选择热蒸发法。热蒸发是最简单的气相沉积技术。在真空室内，以已经制备出块状硫系玻璃为靶材，用电阻或电子束对含有被蒸发材料的靶材加热，使靶材熔化后蒸发，由固态变成气态，然后气相沉积到衬底上，如果被吸附原子的运动被束缚而无法结构重组形成

6、晶体，这就形成了非晶态薄膜。在一定的温度下，每种液体或固体物质都具有特定的平衡蒸气压。只有当环境中被蒸发物质的分压降低到了它的平衡蒸汽压以下时，才可能有物质的净蒸发。单位源物质表面的物质的净蒸发速率应为MRTPPNHEA2为01之间的系数；PE和PH分别是该物质的平衡蒸汽压和实际分压NA、M、R、T分别为AVOGATRO常数、原子质量、气体常数和绝对温度；由于物质的平衡蒸汽压随着温度的上升增加很快呈指数关系，因而对物质蒸发速度影响最大的因素使蒸发源的温度。四、研究思路要制备出合格的锗镓硫薄膜并研究其特性，必须先对实验室的热蒸发仪有着充分的学习。熟练掌握该仪器的使用方法，并在不引发机械故障的前提

7、下，对退火温度进行控制。同时，该实验仪器并非能完成对所有蒸发条件的定量控制如腔室内的温度，靶间距离。所以，还需要一段时间来完善这套仪器。当我们熟练掌握该仪器后，接下来就是要制作锗镓硫靶材。这就需要我对提供组分的玻璃材料的制作工艺和流程有一定的认知和了解。制作出能够溅射尺寸的靶材。最后，我需要自己成功制备二硫化锗薄膜。接着采用SWANEPOEL方法对制备的薄膜透过谱线进行分析，利用MATLAB，ORIGIN等软件计算出该薄膜的光学常数1/21/22SNNNN计算折射率，其中2122MMSSMMTTNNNTT，1/2111SSSNTT；然后利用以上数据计算膜厚2MMMD，其中MMXMXMMMXXN

8、MNN；然后与实验的测量结果进行比较，观察数据是否匹配。五、参考文献1干福熹光子学材料及其发展J材料科学与工程，1998，162172冯端，师昌绪，刘治国材料科学导论M北京化学工业出版社，2002,3974073徐建，夏海平，张约品，等不同先驱体溶胶凝胶法制备的硫化锗玻璃薄膜J硅酸盐学报，2004，32，（8）102910324赖发春,瞿燕,盖荣权反应磁控溅射制备五氧化二铌光学薄膜福建师范大学学报,2004,20,446495朱海玲直流反应磁控溅射制备氧化亚铜薄膜J2010,10,41111146周继承，陈宇，赵保星磁控溅射制备二氧化钛薄膜及其光学特性研究J应用科技，2010，37，（6）60

9、647YZLI,XDGAO,CYANG,FQHUANGTHEEFFECTSOFSPUTTERINGPOWERONOPTICALANDELECTRICALPROPERTIESOFCOPPERSELENIDETHINLMSDEPOSITEDBYMAGNETRONSPUTTERINGJJOURNALOFALLOYSANDCOMPOUNDS,2008,18,26236278LREIJNEN,BMEESTER,FDELANGECOMPARISONOFCUXSFILMSGROWNBYATOMICLAYERDEPOSITIONANDCHEMICALVAPORDEPOSITIONCHEMMATER，17200

10、5272427289刘启明，干福熹，顾冬红激光作用下二硫化锗晶半导体薄膜的性能及结构变化J无机化学材料报，2007，17，（4）80581010郝正同，谢泉，杨子义磁控溅射法中影响薄膜生长的因素及作用机理研究J贵州大学学报,2010,27,1626611司磊，玉霞，刘国军光学薄膜制备技术J长春理工大学学报，2004,27,2374012殷浩，应雄纯,宗杰光学膜厚监控方法J红外与激光工程,2008,37,472372713卢安贤，颜长舒，卢仁伟重金属氧化物玻璃的研究现状J材料导报，1995，93444714毛谦新型光通信技术及其应用J中国通信11311715DONGHOKIM,EUNGSUNBYON,GUNHWANLEE,SUNGLAECHOEFFECTOFDEPOSITIONTEMPERATUREONTHESTRUCTURALANDTHERMOELECTRICPROPERTIESOFBISMUTHTELLURIDETHINFILMSGROWNBYCOSPUTTERINGJTHINSOLIDFILM，2006148153