Исследование оптических констант пленок фторидов в средней ИК области спектра и синтез на их основе ахроматических просветляющих покрытий

• Автор: Новикова, Юлиана Александровна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ЧАСТЬ 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ

ПЛЕНОК ФТОРИДОВ

ГЛАВА 1. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ

1.1. Обзор спектрофотометрических методов

исследования оптических констант пленок

1.2. Анализ пленок и интерференционных покрытий

1.2.1. Математическая модель

1.2.2. Рекуррентный метод
1.2.3. Адмиттансный метод
1.2.4. Матричный метод
1.3. Методика определения показателя
преломления непоглощающих пленок
1.4. Расчет спектров пропускания и отражения
при наличии поглощения
1.5. Методика определения оптических констант пленок
при наличии поглощения
1.6. Программное обеспечение методики 41 ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ
ПЛЕНОК
2.1. Изготовление пленок
2.2. Оптические константы подложек
2.3. Оптические константы пленок на основе фторида бария
2.4. Оптические константы пленок на основе фторида иттрия
2.5. Сводные результаты по оптическим константам
Заключение
ЧАСТЬ 2. СИНТЕЗ АХРОМАТИЧЕСКИХ

ПРОСВЕТЛЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ СИНТЕЗА
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ
3.1. Обзор методов синтеза интерференционных покрытий
3.1.1. Аналитические методы синтеза
3.1.2. Численные методы оптимизации
характеристик покрытия
3.2. Метод эквивалентных слоев
3.3. Программное обеспечение синтеза покрытий
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ
СИНТЕЗИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ
4.1. Обзор методов анализа устойчивости
4.2. Критерий устойчивости на основе анализа
трансформации спектров
4.3. Программное обеспечение для анализа устойчивости
4.4. Сравнительный анализ критериев устойчивости
интерференционных покрытий
4.4.1. Полосовой интерференционный фильтр
4.4.2. Ахроматическое просветляющее покрытие
4.4.3. Светоделительное покрытие 112 ГЛАВА 5. АХРОМАТИЧЕСКИЕ ПРОСВЕТЛЯЮЩИЕ
ПОКРЫТИЯ ДЛЯ СРЕДНЕЙ ИК ОБЛАСТИ СПЕКТРА
5.1. Методика синтеза просветляющих покрытий
5.2. Просветляющие покрытия на кремнии
5.3. Просветляющие покрытия на германии
5.4. Просветляющие покрытия на селениде цинка
Заключение
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Научно-технический прогресс в оптическом приборостроении активизировал развитие в области оптики и спектроскопии пленок и интерференционных покрытий. И наоборот, фундаментальные исследования в области физики тонких пленок позволили создать принципиально новые типы систем оптоэлектроники.
Основными параметрами, определяющими оптические свойства пленок, являются дисперсия показателя преломления и поглощения. Для определения параметров оптических пленок разработаны и успешно применяются на практике спектрофотометрические методы, в основу которых положен анализ спектров пленок и покрытий. Этой задаче в настоящее время уделяется большое внимание. Основные трудности при ее реализации связаны с неоднозначностью анализа спектрофотометрических спектров, в особенности при исследовании пленок, обладающих дополнительными полосами поглощения, отсутствующими в монокристаллах.
Развитие оптического приборостроения невозможно без создания новейших интерференционных покрытий. Для их синтеза требуются прозрачные оптические пленки с набором различных показателей преломления и минимальным поглощением в требуемом спектральном диапазоне. Основными критериями качества пленочных материалов являются: прозрачность, показатель
преломления, однородность, плотность, адгезия, твердость, механические напряжения, устойчивость к воздействию окружающей среды. В настоящее время не существует универсальных материалов, обладающих всеми вышеперечисленными свойствами. Их поиску и созданию также уделяется большое внимание.
Перед современной физической оптикой стоит ряд проблем, которые необходимо учитывать при выборе направлений дальнейшего развития теории синтеза интерференционных покрытий и возможности их практической

(1.5.1)

где ТШжсп и ЩЛ^ксп - экспериментальные спектры, а Т(/~.)теог> и ЩЛк)теор -теоретические (расчетные) значения энергетических коэффициентов отражения и пропускания системы «пленка-подложка»; Л, - текущая длина волны; Е -функция качества.
В системе (1.5.1) расчет оптических констант ведется путем поиска таких значений толщины, показателей преломления и поглощения пленок, при которых теоретическая кривая пропускания или отражения максимально совпадает с экспериментальной, т.е. »0.
В нашей работе был реализован поиск минимума функции качества Т7 одиночной пленки при варьировании в заданном спектральном диапазоне показателей преломления п/Л), показателей поглощения к/Л) и ее геометрической толщины с1^ Для оценки степени совпадения кривых в программе (см. 1.6) вводилась нормированная функция качества в виде:
£|мтгади,ыд)-м_(4)|
^ = ^------------------------ , (1.5.2)

где Мтсор- коэффициент отражения Я или пропускания Т, которые можно рассчитать по формулам, выведенным в разделе 1.4; Мжсп - теоретические значения спектров отражения Я или пропускания Т, X- текущее значение длины волны.
Используемая, нами функция качества в виде выражения (1.5.2) отличается от функции качества, применяемой при синтезе оптических покрытий [51]. Отличие заключается в том, что при нахождении минимума функции качества варьируются не толщины пленок, а показатели поглощения и преломления [52-56].