Тимохин К.В. , Мамедов А.Ю.

Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина

Спектроколометрические характеристики

тонкопленочных систем на основе оксида кремния и титана

Развитие теории и практики интерференционных покрытий продолжается уже много лет, при этом, актуальность и важность этой области в настоящее время по своей значимости не уменьшается. Переход от микро- к наноэлектронике характеризуется новым этапом развития оптоэлектронных устройств и систем на их основе. Интерференционные покрытия применяют для получения высоких коэффициентов отражения (зеркальные покрытия), для увеличения пропускания и контрастности (просветляющие покрытия), для спектрального и энергетического разделения и сложения оптических сигналов и их хроматической коррекции (узко- и широкополосные отрезающие фильтры), для изменения поляризации излучения (интерференционные поляризаторы) [1,2].

Развитие оптических покрытий идет в направлении улучшения эксплуатационных параметров, стойкости к лазерному излучению, деградации под действием внешних условий эксплуатации и временной стабильностью. В частности, оксид кремния перспективен с точки зрения указанных характеристик с учетом достигнутых успехов в разработке оптических покрытий [3].

Контроль качества оптических свойств, производился на примере тонких пленок, материалов на основе оксида кремния с добавками оксида титана. В данной работе используется термическое испарение при низком вакууме 10⁻⁶ Па. Основными преимуществами этого технологического способа являются: возможность контроля основных технологических параметров в процессе напыления, хорошая воспроизводимость результатов и высокая производительность. В этом методе тонкие пленки получаются в результате нагрева, испарения и осаждения вещества на подложку в замкнутой камере. Испарительная камера представляет собой электроннолучевой испаритель: магнитное поле в напылительной камере обеспечивается отклонение электронного луча в сторону испарительных мишеней из оксида кремния и оксида титана.

В работе изучалось качество получаемых светофильтров по их способности селективно пропускать различные составляющие спектра "белого" излучения. Светофильтры изготовлены из оптического стекла высокого качества, на их внешнюю поверхность поочередно напыляются слои оксида кремния и оксида титана.

Данная технология обеспечивает эффективность пропускания коэффициентов излучения на определённой заранее заданной координате цвета, согласно хроматической диаграмме (Рисунок 1).

Рисунок 1. Хроматическая диаграмма для измерения спектроколометрических характристик.

За основу измерений был взят метод спектроколометрии, главным элементом которого является прибор спектроколориметр. Спектроколориметр (Рисунок 2) - это оптоэлектронный прибор, который обеспечивает установление характеристик систем источника оптического излучения ─ фильтра. Спектроколориметр в данной работе позволяет определять характеристики спектра распределения оптического излучения в видимой области. При помощи этого прибора производились замеры спектрального распределения, а также определялись спектроколометрические характеристики. Измерения были производены на 300 образцах различных светофильтров.

Рисунок 2. Внешний вид регистрирующей части спектроколориметра.

В качестве первых экспериментальных результатов применена модификация метода контроля прошедшего излучения. Фиксировались координаты цвета при определенной цветовой температуре (2360К). Был доработан стенд и фотоприёмник изделия.

Спектроколометрические характеристики тонкопленочных систем на основе оксида кремния и оксида титана измерялись в нескольких точках, что позволило определить латеральные характеристики по всей площади исследуемого образца. Это позволило улучшить контроль производимых изделий и повысить качество померенных образцов. В результате была разработана воспроизводимая технология получения латерально-однородных светофильтров на длине волны 460 нм.

Литература:

1. Стюард, И.Г. Введение в фурье-оптику. Пер. с англ. ─ М.: 1985 ─ 182с.

2. Матвеев, А.Н. Оптика. – М.: Высшая школа, 1985 – 351 с.

3. Фурман, Ш.А. Тонкослойные оптические покрытия / Ш.А.Фурман. - Л.: Машиностроение, 1977 - 264 с.