本文關(guān)鍵詞：高反射膜損耗的理論研究

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【摘要】：激光陀螺儀作為飛行器慣導(dǎo)系統(tǒng)核心的慣性器件,在國(guó)防科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域中占有十分重要的地位,目前已被廣泛用于導(dǎo)航、雷達(dá)和制導(dǎo)等領(lǐng)域。作為陀螺儀的關(guān)鍵技術(shù)之一,閉鎖閾值將影響到激光陀螺儀標(biāo)度因數(shù)的線性度和穩(wěn)定度。而閉鎖閾值取決于諧振光路中反射鏡的損耗,在反射鏡主要構(gòu)成高反射膜中,界面是主要的功能區(qū)。可以說(shuō),高反射膜的性能高低,直接影響到陀螺儀的性能。因此,研究高反射膜的損耗具有重要的意義。本論文以實(shí)驗(yàn)結(jié)果為導(dǎo)引,對(duì)高反膜的損耗做了理論和實(shí)驗(yàn)兩方面的探討。首先,基于X射線反射技術(shù),研究多層膜的界面特征。對(duì)測(cè)試得到的以硅和玻璃為基底的樣品的XRR(X-ray reflectivity)曲線分別進(jìn)行擬合,基本獲得樣品界面的厚度、薄膜的密度、界面的粗糙度和擴(kuò)散寬度等幾何和物質(zhì)成分的信息。從對(duì)XRR分析結(jié)果看出,通過(guò)該方法可以研究界面幾何和物質(zhì)成分參數(shù)隨工藝條件的變化規(guī)律。然后,采用分子動(dòng)力學(xué)模擬,獲得薄膜沉積過(guò)程中原子運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)的微觀特點(diǎn)。結(jié)果表明:高能量的入射粒子將產(chǎn)生濺射效應(yīng),能穿入更深的基體表面,并對(duì)表面原子產(chǎn)生影響,將使薄膜密度更致密。薄膜沉積時(shí),將得到和靶材成分不一致的膜層,而其中,O的缺位是主要的缺陷。同時(shí),高的基片溫度將使得更多的O擴(kuò)散到Si基片中且分布深度更深。在470 K和570 K范圍內(nèi)模擬通常的退火溫度,得到隨退火溫度的增加,薄膜中氧的擴(kuò)散深度略有增加,但在界面處的濃度增加不大的結(jié)果,且不同的熱處理溫度,不改變?cè)娱g的平均距離。第三,根據(jù)第一性原理計(jì)算獲得無(wú)定型結(jié)構(gòu)的光學(xué)常數(shù)?,?與電磁波波長(zhǎng)的關(guān)系,得出材料的折射率與材料的密度有密切關(guān)系,提高材料的密度有利于提高材料折射率的結(jié)果。最后,采用第一性原理分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法研究了Ar在非晶態(tài)的TiO2和SiO2中的動(dòng)力學(xué)行為。研究發(fā)現(xiàn),TiO2對(duì)Ar沒(méi)有阻擋作用,而SiO2對(duì)Ar具有阻擋作用。在TiO2中的Ar原子位置有明顯的變化,發(fā)生了擴(kuò)散現(xiàn)象;而在SiO2中雖然Ar原子周?chē)纬煽障?但Ar原子的位置卻基本沒(méi)有變化,在原位振動(dòng),只是發(fā)生微小的擴(kuò)散現(xiàn)象。同時(shí)在TiO2薄膜中,在XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)的探測(cè)深度(100?左右)范圍內(nèi),Ar存在濃度梯度。通過(guò)上面的研究,我們得出結(jié)論,在高反膜中,存在O的空位,同時(shí)有惰性氣體元素存在,因而其損耗機(jī)制可能是由于在等離子放電環(huán)境中,引入電荷,形成O的缺陷中心,產(chǎn)生對(duì)光的吸收。
【關(guān)鍵詞】：高反膜 損耗 XRR 分子動(dòng)力學(xué) XPS
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2;TN96
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 課題研究背景與意義11
• 1.2 高反射膜界面影響機(jī)制理論研究的必要性11-12
• 1.3 高反射膜抗激光損耗性能?chē)?guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 論文的研究?jī)?nèi)容與方法13-15
• 第二章 利用X射線反射獲得多層膜體系的結(jié)構(gòu)信息15-31
• 2.1 研究方法介紹15-17
• 2.1.1 引言15-16
• 2.1.2 X射線反射方法理論基礎(chǔ)16-17
• 2.2 典型的簡(jiǎn)單樣品的曲線17-19
• 2.2.1 基片的反射曲線17-18
• 2.2.2 單層膜的反射曲線18-19
• 2.2.3 多層膜的反射曲線19
• 2.3 實(shí)際樣品的測(cè)試與分析19-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第三章 薄膜沉積的分子動(dòng)力學(xué)模擬31-44
• 3.1 分子動(dòng)力學(xué)模擬方法介紹31-33
• 3.2 不同入射能量的粒子的沉積規(guī)律模擬33-35
• 3.2.1 模型建立33-35
• 3.2.2 研究結(jié)果35
• 3.3 不同基片溫度薄膜對(duì)原子層擴(kuò)散的影響35-42
• 3.3.1 模型建立35-37
• 3.3.2 研究結(jié)果與討論37-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第四章 無(wú)定型結(jié)構(gòu)的介電特性的第一原理計(jì)算44-49
• 4.1 理論基礎(chǔ)44-45
• 4.2 計(jì)算結(jié)果45-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第五章 惰性氣體原子在SiOx和TiOx中的擴(kuò)散49-66
• 5.1 理論簡(jiǎn)介49-50
• 5.2 模擬模型的建立50-51
• 5.3 模擬研究結(jié)果51-54
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-64
• 5.4.1 全譜圖結(jié)果56-59
• 5.4.2 針對(duì)不同元素的XPS結(jié)果59-61
• 5.4.3 不同入射角度的信息分析結(jié)果61-64
• 5.5 本章小結(jié)64-66
• 第六章 結(jié)論和展望66-69
• 6.1 結(jié)論66
• 6.2 展望66-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 攻碩期間取得的研究成果73-74

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本文編號(hào)：664727