真空热处理对硫化锌薄膜光学与微结构特性的影响

刘华松; 姜承慧; 李士达; 杨霄; 季一勤; 张锋; 陈德应

doi:10.3788/OPE.20172508.2038

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真空热处理对硫化锌薄膜光学与微结构特性的影响

现代应用光学 | 更新时间：2020-07-07

- 真空热处理对硫化锌薄膜光学与微结构特性的影响
- Effects of vacuum annealing on optical and microstructure properties of zinc sulfide thin film
- 光学精密工程 2017年25卷第8期页码：2038-2045
- 作者机构：
  
  1.中国航天科工飞航技术研究院天津津航技术物理研究所天津市薄膜光学重点实验室, 天津 300308
  2.哈尔滨工业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国防科技重点实验室, 黑龙江哈尔滨 150001
- 作者简介：
  
  [ "刘华松(1980-), 男, 辽宁阜新人, 博士, 研究员, 2002年于哈尔滨工业大学获得学士学位, 2005年于中国航天科工集团第三研究院获得硕士学位, 2011年于同济大学获得博士学位, 主要从事高性能与特种光学薄膜的设计、制备与表征技术, 薄膜材料物理方面的研究。E-mail:liuhuasong@hotmail.com" ]
  [ "姜承慧(1985-), 女, 黑龙江佳木斯人, 硕士, 工程师, 2010年于哈尔滨工业大学获得硕士学位, 主要从事超低损耗光学薄膜的制备、检测与表征。E-mail:jiangchenghui.1985@163.com" ]
  季一勤(1965-), 男, 安徽无为人, 博士, 研究员, 2013年于哈尔滨工业大学获得博士学位, 主要从事低损耗光学薄膜的制备、检测技术、红外超硬质光学薄膜、大曲率基底表面薄膜的基础理论与实验等方面的研究。E-mail:ji_yiqin@yahoo.com JI Yi-qin, E-mail:ji_yiqin@yahoo.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(61405145);天津市自然科学重点基金资助项目(15JCZDJC31900);中国博士后科学基金资助项目(2015T80115);中国博士后科学基金资助项目(2014M560104)
- DOI：10.3788/OPE.20172508.2038
  中图分类号： O484.4
- 收稿日期：2017-04-09，
  
  录用日期：2017-5-12，
  
  纸质出版日期：2017-08-25
- 稿件说明：
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刘华松, 姜承慧, 李士达, 等. 真空热处理对硫化锌薄膜光学与微结构特性的影响[J]. 光学精密工程, 2017,25(8):2038-2045.

Hua-song LIU, Cheng-hui JIANG, Shi-da LI, et al. Effects of vacuum annealing on optical and microstructure properties of zinc sulfide thin film[J]. Optics and precision engineering, 2017, 25(8): 2038-2045.
刘华松, 姜承慧, 李士达, 等. 真空热处理对硫化锌薄膜光学与微结构特性的影响[J]. 光学精密工程, 2017,25(8):2038-2045. DOI： 10.3788/OPE.20172508.2038.

Hua-song LIU, Cheng-hui JIANG, Shi-da LI, et al. Effects of vacuum annealing on optical and microstructure properties of zinc sulfide thin film[J]. Optics and precision engineering, 2017, 25(8): 2038-2045. DOI： 10.3788/OPE.20172508.2038.

摘要

针对电子束蒸发离子辅助沉积的硫化锌薄膜，研究了550℃以下真空热处理对其光学与微结构特性的影响。薄膜光学和微结构特性的测试分析表明：制备后薄膜为类立方结构的ZnS，在337.5 nm波长处出现临界特性转折点，随着热处理温度的增加，转折波长两侧的消光系数变化规律相反，折射率和物理厚度呈现下降趋势，薄膜的禁带宽度逐渐增加；在红外波段的薄膜折射率与热处理温度的变化并不显著，在350℃下热处理时消光系数出现转折，主要是由晶粒变小的趋势所致；通过晶相分析，硫化锌薄膜经历了类立方结构到六方结构的转换，与禁带宽度的变化趋势基本一致。分析结果表明，光学特性变化的根本原因是薄膜的微结构特性变化。

Abstract

The effect of vacuum annealing on the optical and microstructural properties of zinc sulfide (ZnS) thin films deposited by ion beam evaporation (below 550℃) was investigated. The analysis of optical and microstructure characteristics of the thin films show that

the microstructure of ZnS films is cubic-like structure

and has a critical characteristic turning point at a wavelength of 337.5 nm. With the increase of annealing temperature

the variation trend of the extinction coefficient on both sides of the critical wavelength is opposite. The refractive index and physical thickness decreases while the band gap of the film gradually increases. The effect of annealing temperature on the refractive index of ZnS films is slight in the near infrared

and the transition of the extinction coefficient at 350℃ is mainly due to the smaller tendency of the grain size. The metallographic analysis indicates that the ZnS films are transformed from cubic-like structure to hexagonal structure

which was consistent with the trend of band gap of the ZnS films. Therefore

the change of the optical properties of the thin film is lead by the microstructure variation of thin films.

关键词

Keywords

references

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