Автореферат (1149529), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Диссертационная работа состоит из введения, двухчастей, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 132 наименования.Основная часть работы изложена на 157 страницах машинописного текста. Работа содержит51 рисунок и 18 таблиц.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность исследований, изложены цели, задачи инаучная новизна работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту,приведены сведения об апробации работы, публикациях, структуре и объеме работы.Часть 1 состоит из двух глав, в которых изложена методика коррекции спектров ипроведено исследование оптических констант пленок фторидов.В Главе 1 приведен обзор спектрофотометрических методов определения показателейпреломления (n) и поглощения пленок (k).

Предложена и рассмотрена методикаисследованиядисперсионныхзависимостейоптическихконстант(ОК)пленок,базирующийся на коррекции поглощения в спектрах пропускания и отражения. Эта методикапозволила свести задачу определения оптических констант пленок к известной задаченахождения ОК непоглощающих пленок.Пропускание T(f+s) и отражение R(f+s) в подложке и в пленке с поглощением имеет вид:T( f  s )  T  f T ( A f , Аs , ns , n f ) ; R( f  s )  R  f R ( A f , Аs , ns , n f )(1)где Af и As - поглощение в пленке и в подложке, fT и fR - функции, которые находилисьчисленными метода с помощью модернизированной программы Film Manager.Для ихнахождения мы использовали разложение в степенной ряд Тейлора для Т и R. Раскладывая(1) имеем:T( f  s )  T  (dT / dAs ) As  (dT / dA f ) A f  0.5(d 2T / dAs2 ) As2  0.5(d 2T / dA 2f ) A 2f  0.5(d 2T /( dAs dA f )) As A f  ...R( f  s )  R  (dR / dAs ) As  (dR / dA f ) A f  0.5(d 2 R / dAs2 ) As2  0.5(d 2 R / dA 2f ) A 2f  0.5(d 2 R /( dAs dA f )) As A f  ...(2)(3)Пренебрегая членами второго порядка малости, имеем:T( f  s )  T  (dT / dAs ) As  (dT / dA f ) A f  f Ts As  f Tf A f(4)8R( f  s )  R  (dR / dAs ) As  (dR / dA f ) A f  f Rs As  f Rf A f(5)Тогда, для непоглощающей подложки (ZnSe):T( f  s )  T  (dT / dA f ) A f  f Tf A f ; R( f  s )  R  (dR / dA f ) A f  f Rf A fих можно записать в виде:T( f  s )  T  (C1  C 2T( f  s ) ) A f ; R( f  s )  R  (С3  С4 R( f  s ) ) A f(6)где С1 – С4 – это постоянные коэффициенты, которые находились численно c точностью +0.001.

Таким образом, коррекцию для пленки с показателем преломления nf ~ 1.3–1.4 наподложке из селенида цинка для уравнения (6) имеет вид:Tкорр. T  A f C11  A f C2, Rкорр. R  A f C31  A f C4(7)где С1=0.195, С2=0.595, С3= 0.209, С4=0.57Для поглощающей подложки (Si) сначала проводится коррекция на поглощение вподложке:Ts  T  0.65 As Rs  R  0.35 AsЭти поправки используются в системе «пленка-подложка»:T( f s )  T  (dT / dAs ) As  (dT / dAf ) Af  0.65 As  fTf Af(8)R( f s )  R  (dR / dAs ) As  (dR / dAf ) Af  0.35 As  f Rf Af(9)После учета поглощения в подложке формулы (8-9) принимают вид:T( f  s )  Ts  f Tf A f,RRfA(fs)sRff(10)где fT f  С1  С2T( f s ) , f R f  С3  С4 R( f s )Используя выражения (8-9) решением уравнения (10) может быть представлено ввиде:Tкорр.

Ts  A f C11 A f C2; Rкорр. Rs  A f C 31  A f C4(11)где численные значения коэффициентов для пленки nf ~ 1.3–1.4 на подложке из кремнияравны: С1=0.195, С2=0.595, С3= 0.209, С4=0.579.На рисунке 1 приведены рассчитанные спектры пропускания (Т), отражения (R),поглощения (A) для пленки BaF2 (n=1.35) с поглощением и спектры пропускания иотражения пленки с коррекцией на поглощение (Ткорр и Rкорр) ZnSe. Скорректированные9спектры пропускания по формуле (7) практически совпадают со спектрами непоглощающейпленки (T0 и R0).Оценкаошибкиметодикикоррекциипроводиласьследующимобразом.Использовались спектры без поглощения (T0), спектры с поглощением (T) и спектры вкоторых проведена коррекция (Tкорр.).Рис.

1. Спектры пропускания, отражения,Рис. 2. Разность спектров пропускания впоглощения для пленки BaF2 с поглощениемпленке без коррекции и с коррекцией сои коррекция в этих спектрахспектрами пропускания пленки безна подложке из ZnSeпоглощения на подложке из ZnSeНа рисунке 2 показана зависимость разности пропусканий нескорректированногоспектра и спектра без поглощения (T-T0), а также зависимость разности пропусканийспектров скорректированного и спектра без поглощения, т.е.

(Ткорр.-Т0) от длины волны. Длянаглядности все графики даны в обратных сантиметрах. Из рисунка 2 видно, что ошибки вскорректированных спектрах не превышают 0.25%, что соответствует ошибкам измеренияэкспериментальных спетров. Для реализации методики составлена программа на языкеWolfram Mathematica-8.0.В Главе 2 представлены результаты исследования оптических констант пленокфторидов и бифторидов в диапазоне от 2 до 12 мкм.Рассчитанныеоптическиеконстантыдаютвозможностьсинтезироватьиизготавливать оптические покрытия с использованием одинарных и двойных фторидов. Дляих определения использовалась предложенная нами методика коррекции спектров напоглощении в спектрах пропускания и отражения.

В качестве подложек использовались ZnSe10и Si, для которыхпредварительно были определены дисперсионные зависимостиоптических констант.В качестве примера рассмотрим пленку BaF2 на подложке из селенида цинка (ZnSe) маркиSVD. Его экспериментальные спектральные характеристики представлены на рисунке 3.Рис.3. Экспериментальные спектральныеРис.4.

Спектральные характеристикихарактеристики пленки BaF2пленки BaF2 после коррекциина подложке из ZnSeпоглощения на подложке из ZnSeНарисунке4скорректированныепредставленыспектральныехарактеристики BaF2 по предложеннойметодике,вкоторыхотсутствуетпоглощение в пленке.Из рисунка 4 видно, что спектр BaF2соответствует спектру непоглощающейпленки на поверхности подложки изселенида цинка со слабо меняющимсяРис. 5. Дисперсионные зависимостидля пленки BaF2 на подложке из ZnSeпериодом и амплитудой. Их изменениязадаются только дисперсией показателяпреломления. Пропускание подложкиселенида цинка (ZnSe) равно 71%, аотражение – 29%. Эти значения с точностью до 0.002 совпадают с пропусканием подложки спленкой в точках экстремумов, скорректированных на поглощение, при толщине пленкикратной λ/2. Тем самым подтверждается корректность предложенной методики.11После обработки спектров выяснилось, что в большей части спектра имеетсянормальная дисперсия, как в монокристаллах.

Отличием является наличие дополнительнойдисперсии показателя преломления (n) в областях полос поглощения пленок (2.7-3.3 мкм и5.5-7.0 мкм), которые отсутствуют в монокристаллах.На рисунке 5 представлены дисперсионные зависимости для пленки BaF2 наподложке из ZnSe. Дисперсия коррелирует с дополнительными полосами поглощения вуказанных областях.Проведены экспериментальные исследования пленок фторидов и бифторидов.Определеныоптические98%BaF2+2%MgF2,константыисследуемых90%BaF2+10%CaF2,пленок:67%YF3+33%BaF2,YF3,BaF2,50%YF3+50%CaF2,BaF2и67%YF3 + 33%CaF2.На рисунке 6 и рисунке 7 приведены зависимости показателей преломления (n),поглощения (k) от длины волны (λ) на подложках из ZnSe марки SVD для пленок BaF2,98%BaF2+2%MgF2, 90%BaF2+10%CaF2.Рис.6. Зависимости показателя преломленияРис.7.

Зависимости показателя поглощения(n) от длины волны (λ) пленок BaF2,(k) от длины волны (λ) пленок BaF2,98%BaF2+2%MgF2, 90%BaF2+10%CaF2 на98%BaF2+2%MgF2, 90%BaF2+10%CaF2 наподложках из ZnSeподложках из ZnSeНа рисунке 8 и рисунке 9 приведены зависимости показателей преломления (n),поглощения (k) от длины волны (λ) на подложках из Si марки КЭФ-5 для пленок YF3,67%YF3+33%BaF2 и 50%YF3+50%BaF2.12Рис.8. Зависимости показателя преломленияРис.9. Зависимости показателя поглощения(n) от длины волны (λ) пленок YF3,(k) от длины волны (λ) пленок YF3,67% YF3+33% BaF2 и 50%YF3+50%BaF267%YF3+33%BaF2 и 50%YF3+50%BaF2на подложках из кремния (Si)на подложках из кремния (Si)Проведен сравнительный анализ, как известных фторидов, так и перспективныхматериалов бифторидов в средней инфракрасной (ИК) области спектра и выявлены наиболееперспективные пленкообразующие материалы (98%BaF2+2%MgF2 и 67%YF3+33%BaF2),которыев отличии от известных фторидов не имеют сильных полос поглощения,негигроскопичны,обладаютхорошимимеханическимисвойствамиимогутбытьиспользованы в составе сложного покрытия в средней ИК области спектра.Часть 2 содержит три главы, в которых рассмотрен синтез ахроматическихпросветляющих покрытий.Глава3носитобзорныйхарактер.Представленанализметодовсинтезаинтерференционных покрытий.

Проведен обзор литературных данных, касающихсяосновных методов синтеза интерференционных покрытий (ИП), который позволил сделатьвывод, что наиболее гибкими и универсальными являются численные методы. Эти методыоснованы на решении задачи минимизации функции качества. Для синтеза использоваласьметодика, основанная на теории эквивалентных слоев и численных методов оптимизации.

Характеристики

Список файлов диссертации