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５ １４真空科学与技术学报ａⅡ 舰ＪＯ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ ＬＯ Ｆ Ｖ Ａ Ｃ Ｕ Ｕ ＭＳ Ｃ ＩＥ Ｎ Ｃ ＥＡ Ｎ ＤＴ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｃ Ｙ第３ ０ 卷第５期２０ １０ 年９ 、 １０ 月辅助离子束对中频孪生磁控反应溅射制备氧化钛光学薄膜的影响望咏林’颜悦伍建华温培刚张晓锋（ 北京航空材料研究院北京１０ ０ ０ ９ ５）Ｉｎ ｆ ｌｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆＩｏ ｎ － Ｂ ｅ ａ ｍＡ ｓｓｉｓｔａ ｎ ｃｅ Ｏ ｎＰ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔｉｅ ｓｏ ｆＴ ｉ０ ２Ｆ ｉｌｍ ｓＤ ｅ ｐ ｏ ｓｉｔｅ ｄ ｂ ｙＭ ＦＴ ｗ ｉｎＭ ａ ｇ ｎ ｅｔｒ ｏ ｎＲ ｅ ａ ｃ ｔｉｖ ｅＳ ｐ ｕ ｔｔｅ ｒ ｉｎ ｇＷ ａ ｎ ｇＹ ｏ ｎ ｇ ｌｉｎ 。 ， Ｙ ａ ｎＹ ｕ ｅ ， Ｗ ｕ Ｊｉａ ｎ ｈ ｕ ａ ， Ｗ ｅｎＰ ｅ ｉｇ ａ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｘ ｉａ ｏ ｆ ｅ ｎ ｇ（ 蜥ｌｎｓｔ／ｔｕｔｅ ｏ ｆ Ａ ｅｒｏ ｎａ ｕ ｔｉｃａ ｌ Ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ， 蹦ｊｉｎｇ１０００９５， Ｃ ｈ ／ｎａ ）Ａ ｂ ｓｔｒ ａ ｃ ｔＴ ｈ ｅＴ ｉ０ ２ ｏ ｐ ｔｉｃａ ｌｆ ｉｌｍ ｓｗ ｅ ｒ ｅｄ ｅ ｐ ｏ ｓｉｔｅ ｄｂ ｙｍ ｉｄｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙｔｗ ｉｎｍ ａ ｇ ｎ ｅｔ／ｏ ｎｒｅａ ｃｔｉｖ ｅｓｐ ｕ ｔｔｅｒ ｉｎ ｇｗ ｉｔｈａ ｓｓｉｓｔａ ｎ ｃｅｏ ｆ ａ ｎ ｏ ｄ ｅｌａ ｙ ｅｒｍ ｕ ｌｔｉ－ ｃｅｌｌ ｉｏ ｎ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｏ ｎｑ ｕ ａ ｒ ｔｚｓｕ ｂ ｓｔｒ ａ ｔｅｓ． Ｔ ｈ ｅ ｆ ｉｌｍ ｗ 勰ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔｅ ｒ ｉｚ ｅ ｄｗ ｉｔｈ ａ ｔｏ ｍ ｉｃ ｆ ｏ ｒｃｅｍ ｉｃｒ ｏ ｓｃｏ ｐ ｙ ． ｅｎ ｉｐ ?ｓｏ ｍ ｅ ｔｒ ｙａ ｎ ｄｓｐ ｅｃｔｒ ｏ ｓｃｏ ｐ ｙ ． Ｔ ｈ ｅｉｎ ｆ ｌｕ ｅｎ ｃｅ ｏ ｆｔｈ ｅｄ ｅ ｐ ｏ ｓｉｄ ｏ ｎｃｏ ｎ ｄ ｉｔｉｏ ｎ ｓ， ｓｕ ｃｈａ ｓ ｔｈ ｅ ｉｏ ｎ ｂ ｅ ａ ｍａ ｓｓｉｓｔａ ｎ ｃｅ， ｉｏ ｎｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ， ａ ｎ ｄａ ｌｌ－ｈ ｅ ａ ｌｉｎ ｇ ｔｅｍ ｐ ｅｒａ ｔｕ ｒｅ． Ｏ ｉｌｔｈ ｅ ｍ ｉｃｒ ｏ ｓｔｎ ｌｃｔｕ ｒ ｅｓ ａ ｎ ｄｐ ｒｏ ｐ ｅｒｔｉｅｓｏ ｆｔｈ ｅ ｆ ｉｌｍ ｗ ａ ｓ ｓｔｕ ｄ ｉｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｒｅｓｕ ｌｔｓ ｓｈ ｏ ｗｔｈ ａ ｔ ｔｈ ｅｄ ｅｐ ｏ ｓｉｔｉｏ ｎｃｏ ｎ ｄ ｉｔｉｏ ｎ ｓｓｔｒｏ ｎ ｇ ｌｙａ ｆ ｆ ｅｃｔ ｔｈ ｅ ｆ ｉｌｍｇ ｒ ｏ ｗ ｔｈ ． Ｆ ｏ ｒ ｉｎ ｓｔａ ｎ ｃｅ， ｄ ｅｐ ｏ ｓｉｔｉｏ ｎａ ｔ ｔｈ ｅ ｒｅａ ｃｔｉｖ ｅ ｔｒａ ｎ ｓｉｔｉｏ ｎｒｅｇ ｉｏ ｎｉｓｆ ａ ｉｒｌｙｓｔａ ｂ ｌｅ， ａ ｎ ｄｓ远－ｎ ｉｔｉｃａ ｎ ｔｌｙｅｌｉｍ ｉｎ ａ ｔｅｓｐ ｏ ｉｓｏ ｎ ｉｎ ｇａ ｎ ｄｄ ｅａ ｃｔｉｖ ａ ｔｉｏ ｎｏ ｆ ｔｈ ｅ Ｔ ｉｔａ ｒ ｇ ｅ ｔ． Ｔ ｈ ｅｉｏ ｎ － １）ｅａ ｍａ ｓｓｉｓｔａ ｎ ｃｅｉｍ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓｔｈ ｅ ｓｕ ｒｆ ａ ｃｅ盈Ｔ ｔｔｎ ｅｓｓ，ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｃ ｔｎ ｅ ｓｓａ ｎ ｄｒｅｆ ｒａ ｃｔｉｖ ｅ ｉｎ ｄ ｅｘ ｏ ｆ ｔｈ ｅＴ ｉ０ ２ｆ ｉｌｍ ｓ， ｒ ｅｄ ｕ ｃｉｎ ｇｔｈ ｅｐ ｏ ｒ ｅｄ ｅｎ ｓｉｔｙ ｐ ｏ ｓｓｉｂ ｌｙｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓｅ ｉｔ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ８ ｔｈ ｅｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅｄ ｅｎ —ｓｉｔｙｉｎｐ ｌａ ｓｍ ａ ｒ ｅ ｇ ｉｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｎ ｅ ａ ｌｉｎ ｇｔｕ ｒｎ ｓａ ｍ ｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｕ ｓ Ｉ＇ｉ０２ｉｎ ｔｏｐ ｏ ｌｙ ｅｒｙ ｓｔａ ｌｌｉｎ ｅ， ｃｏ ｉｎ ｃｉｄ ｉｎ ｇｗ ｉｔｈｇ ｒ ｏ ｗ ｔｈｏ ｆｇ ｒａ ｉｌｌｓ． Ａ ｔ８００℃， ｒｕ ｔｉｌｅ ｐ ｈ ａ ｓｅ ｄ ｏ ｍ ｉｎ ａ ｔｅｓ， ｗ ｉｔｈｆ ｌｔｎａ ｖ ｅ ｍ ｇ ｅ ｇ ｒａ ｉｎｓｉｚｅ ｏ ｆａ ｂ ｏ ｕ ｔ ７ ０ｎ ｍ ．Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓＴ ｉ０ ２ｔｈ ｉｎｆ ｉｌｍ ， Ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔｒ ｏ ｎｒｅａ ｃｔｉｖ ｅｓｐ ｕ ｔｔｅ ｒ ｉｎ ｇ ， Ｍ Ｆｔｗ ｉｎ ， Ｉｏ ｎ ?ｂ ｅａ ｍａ ｓｓｉｓｔａ ｎ ｃｅ摘要本文利用孪生靶５０ｋ Ｈ ｚ 中频磁控反应溅射的方法， 在多孔阳极层离子束源产生的低温离子束辅助条件下制备了光学性能良好的氧化钛薄膜。 利用原子力显微镜、 分光光度计、 椭圆偏振光谱仪研究了离子束功率以及退火温度对氧化钛薄膜形貌、 光学折射率和消光系数、 孔隙率等的影响。 结果表明： 利用中频孪生磁控溅射的方法将沉积工艺控制在反应过渡区，可以有效的抑制钛靶中毒和阳极消失， 反应溅射过程稳定； 辅助离子束提高了等离子体的电荷密度； 氧化钛薄膜堆积密度和光学折射率也有所提高， 薄膜表面趋于平坦， 孔隙率降低。 氧化钛薄膜在高温退火处理时由于出现从非晶到多晶转变以及晶体长大与转变， 结构逐渐趋于完整， 表面粗糙度不断增加； ８ ０ ０ ℃时完全转化为金红石相， 晶粒直径约７ ０ｎ ｍ 。关键词氧化钛薄膜磁控反应溅射中频孪生离子束辅助沉积中图分类号： ０４ ８４ ， Ｔ Ｋ ５１４文献标识码： Ａｄ ｏ ｉ： １０． ３９６９／ｊ． ｉｓｍ ． １６７２—７１２６． 加１０． 惦． １３氧化钛是一种ｎ 型半导体， 自然界中主要有四种结构存在： 金红石， 锐钛矿、 板钛矿和无定形结构，在薄膜中一般只能观察到金红石、 锐钛矿和非定型结构［ １。 ２｜。 锐钛矿结构由于其优异的亲水性和光催化性主要应用于防雾、 杀菌、 自清洁涂层等领域∞Ｊ，金红石结构具有很高的介电常数， 主要用于光电陶收稿日期?２００９ － ０９ － ２７基金项目： 国家８ ６３项目（ Ｎ ｏ ． ２０ ０ ８ Ａ Ａ ０ ３Ａ ３２６）＊联系人： Ｔ ｅｌ． （ ０１０）６２４９６５０５； Ｅ － ｍ ａｉｈｗ 嘲ｏｎｇｔｉｎｌ９８０＠ １２６． ㈣瓷、 电容器等Ｈ Ｊ， 而无定形态主要用于高折射率的光学涂层【５Ｊ。 同时氧化钛具有很高的光学折射率、 优越的可见光透过率和环境稳定性， 在光学薄膜元器件上也取得了广泛的应用㈨６。氧化钛薄膜的制备方法很多， 例如电子束蒸发、化学气相沉积、 等离子增强化学气相沉积、 溶胶． 凝万方数据