反应磁控溅射Ta₂O₅薄膜制备及其光学性质

【作者】 周继承； 罗迪恬； 李幼真； 刘正；

【机构】 中南大学物理科学与技术学院；

【摘要】 <正>Ta₂O₅薄膜因其优良的光学性质和电学性质而受到了广泛关注。它在减反射膜,光波导管,光学干涉膜,光电转换等领域被广泛应用。与 SiO₂相比,Ta₂O₅ 薄膜具有高的介电常数（20-26）,很好的化学稳定性和热稳定性,与传统半导体工艺有良好的兼容性,被认为是新一代高 k 栅介质最有希望的候选者。制备 Ta₂O₅ 薄膜的方法很多,制备方法和与工艺条件对薄膜特性影响显著。磁控反应溅射法具有沉积温度低、薄膜附着性好、易于控制薄膜厚度和化学计量比等优点。本文作者用反应磁控溅射制备了 Ta₂O₅薄膜,用 X 射线衍射仪、原子力显微镜、分光光度计等对薄膜的物理电子学特性进行了表征,用包络法计算了薄膜的折射率和消光系数,研究了氧流量比对薄膜的沉积速率、显微结构、表面形貌和光学常数的影响,研究了氧流量比对 Ta₂O₅薄膜光学性质的影响。结果表明随氧流量比增大,溅射模式由金属模式转变成反应模式,沉积速率呈指数递减。不同氧流量比下制备的 Ta₂O₅薄膜均为非晶状态。薄膜呈岛状生长。随氧流量比增大,薄膜表面粗糙度减小。随着氧流量比的增大,由于薄膜密度和化学计量比的变化,折射率先变大后保持不变。在550nm 处,折射率在2．01～ 2．20之间变化。更多还原