SiO_N_y光学薄膜折射率渐变特性研究

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1、密级无分类号O484XI’ANTECHNOLOGICALUNIVERSITY硕士学位论文题目:SiOxNy光学薄膜折射率渐变特性研究作者：李松晓指导教师：杭凌侠教授申请学位学科：光学工程2018年5月21日SiOxNy光学薄膜折射率渐变特性研究学科：光学工程研究生签字：指导教师签字：摘要SiOxNy是一种重要的光学薄膜材料，其折射率变化范围是1.46~1.97，介于二氧化硅及氮化硅薄膜的折射率之间。SiOxNy材料广泛应用于光学薄膜的制备。本文研究了SiOxNy薄膜中x，y变化与折射率之间的关系，获得折射率与N、O元素

2、含量之间的关系；通过实验探究了SiOxNy渐变折射率薄膜界面“消失”的评判标准；根据SiOxNy薄膜x，y变化与折射率之间的规律，结合PECVD技术，对非线性SiOxNy薄膜的制备工艺进行了探究。得到如下研究结果：（1）根据MS软件对SiOxNy材料仿真计算，结果表明：随着O元素含量的增加，SiOxNy薄膜的折射率逐渐降低；随着N元素含量的增加，SiOxNy薄膜的折射率逐渐增加，SiOxNy薄膜的折射率在1.46~1.97之间变化。采用PECVD技术进行实验验证，结果表明：SiOxNy薄膜折射率的工艺实验与理论仿真实验

3、变化趋势一致。（2）SiOxNy渐变折射率薄膜界面“消失”的评判标准取决于工程应用对象的制造精度，采用PECVD技术制备薄膜的Δn不大于0.003。（3）采用梯度法和坡度法对非线性渐变折射率薄膜的制备工艺进行了探索。实验结果表明，采用连续变换反应气体比例方法制备坡度渐变折射率薄膜工艺是可行的，薄膜透过率与设计曲线的吻合度取决于气体比例切换点的选择。薄膜的透过率曲线随梯度层数的增加而增加，透过波段也有所展宽。关键词：SiOxNy；光学薄膜；PECVD；渐变折射率StudyontheRefractiveIndexGradi

4、entCharacteristicsofSiOxNyOpticalThin-filmDiscipline:OpticalEngineeringStudentSignature:SupervisorSignature:AbstractSiOxNythin-filmasanimportantopticalmaterial.Therangeofrefractiveindexis1.46~1.97,whichisbetweentherefractiveindexofsilicondioxideandsiliconnitride

5、film,SiOxNymaterialiswidelyusedinthefieldofopticalsubtractionfilm,SiOxNymaterialiswidelyusedinthepreparationofreflectiveandfilterthin-film.Inthispaper,therelationshipbetweenSiOxNythin-filmx,ychangeandrefractiveindexwasstudiedthroughMSsoftwaresimulationanalysis,a

6、ndtherelationshipbetweentherefractiveindexandNandOelementcontentwasobtainedtheoretically.Throughtheexperiment,theevaluationcriteriaofthe"disappearance"ofSiOxNygradientrefractiveindexfilminterfacewereinvestigated.AccordingtothelawofSiOxNythin-filmx,ychangeandrefr

7、activeindex,PECVDtechnologywasusedtoexplorethemanufacturingprocessofnonlinearSiOxNythin-film.Theresultsareasfollows:（1）AccordingtoMSsoftwaresimulationcalculationofSiOxNymaterial,theresultsshowthattherefractiveindexofSiOxNythin-filmgraduallydecreaseswiththeincrea

8、seofOelementcontent.TherefractiveindexofSiOxNythin-filmincreasesgraduallywiththeincreaseofNelementcontent.WhentherefractiveindexofSiOxNythin-filmchangesbetween1.46and