射頻離子束濺鍍(TiO2)x(Ta2O5)1-x混合膜之特性

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吳永企(Yung-Chi Wu) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

射頻離子束濺鍍(TiO2)x(Ta2O5)1-x混合膜之特性
(Characteristics of (TiO2)x(Ta2O5)1-x composite films prepared by Radio Frequency Ion Beam Sputtering Deposition)

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摘要(中)

現存適合鍍膜的材料有限，混合材料的方法提供了一個解決之道。本實驗是使用射頻離子束轟擊Ta靶與Ti靶濺鍍出(TiO2)x(Ta2O5)1-x混合膜，其中x代表TiO2的混合比。所有混合膜均為非結晶結構且折射率與消光係數皆隨著Ta2O5的比例增加減小，在550nm波長的折射率範圍是2.48～2.16。在純TiO2薄膜表面觀察到有坑洞，其殘留應力為-0.516 GPa，300℃退火後就有結晶產生，而當混合膜中的Ta2O5的比例高於21%時，薄膜表面已無坑洞、殘留應力下降至-0.269 GPa，350℃退火後仍是非晶結構。(TiO2)x(Ta2O5)1-x混合膜具有較佳的熱穩定性，且可降低殘留應力變及消光係數。

摘要(英)

Since the coating materials are limited, mixing materials provide the way to solve the limitation. In this study (TiO2)x(Ta2O5)1-x composite films were prepared by radio frequency ion-beam sputtering deposition (RF-IBSD) of Ta and Ti targets . The symbol “x” indicate the composite fraction of TiO2 。The composite films were all amorphous structure. The refractive indices and the extinction coefficients decreased with increase of Ta2O5 in composite films. The refractive indices of composite films ranged from 2.48 to 2.16 at 550-nm wavelength. The holes was observed at surface of pure TiO2 film , the residual stress of which was -0.516 GPa. There were crystals in the pure TiO2 film after annealing at 300℃.When the fraction of Ta2O5 is above 21% in the composite films，the holes observed at surface of pure TiO2 film disappeared, and the residual stress of the composite films decrease to -0.269 GPa; the structure of composite films remained amorphous to 350℃ annealing temperature. The (TiO2)x(Ta2O5)1-x composite films have good thermal stability, and decrease residuals stress and extinction coefficient .

關鍵字(中)

★ 混合膜
★ 離子束濺鍍

關鍵字(英)

★ composite films
★ ion beam sputtering deposition

論文目次

第一章前言 1
1-1研究動機 1
1-2 TiO2和Ta2O5材料特性 2
1-3離子束濺鍍混合膜的優點 3
第二章基本理論 7
第三章實驗裝置與量測儀器 11
3-1射頻離子束濺鍍系統 11
3-2混合成份比例的調變 13
3-3可見光-近紅外光光譜儀 14
3-4原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy,AFM) 15
3-4-1 原子力顯微鏡原理和架構 15
3-4-2 粗糙度量測 17
3-5干涉相移式薄膜應力量測儀 17
3-6 X射線繞射儀(X-ray Diffractometer, XRD) 19
第四章實驗結果與討論 21
4-1鍍膜參數 21
4-2 (TiO2)x(Ta2O5)1-x混合膜成份比例 21
4-2-1 X射線光電子能譜儀分析之結果 21
4-2-2混合膜理論模型計算之結果 22
4-2-3實驗討論 23
4-3不同成分的混合膜之性質比較 25
4-3-1折射率與消光係數 25
4-3-3 薄膜表面粗糙度的量測 28
4-3-2薄膜結晶性量測 30
4-3-4薄膜應力的量測 31
4-3-5實驗討論 32
4-4混合膜對熱的穩定性 33
4-4-1熱對折射率與消光係數的影響 33
4-4-2熱對表面粗糙度的影響 35
4-4-3熱對薄膜結晶性的影響 36
4-4-4熱對薄膜應力的影響 38
4-4-5實驗討論 39
第五章結論 43
第六章參考文獻 45

參考文獻

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指導教授

李正中(Cheng-Chung Lee)

審核日期

2006-7-21

推文