近日，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室在基于低溫等離子體增強(qiáng)原子層沉積的紫外減反射激光薄膜研究中取得新進(jìn)展，初步實(shí)現(xiàn)了紫外減反射薄膜的損傷閾值提升。相關(guān)研究成果已發(fā)表在Journal of Alloys and Compounds上。
原子層沉積技術(shù)具有精確的厚度可控性、高均勻性、優(yōu)異的共形性和較高的激光損傷閾值，在激光薄膜領(lǐng)域具有良好前景。目前，通過熱原子層沉積制備高功率激光薄膜的嘗試主要集中在使用TiO2和Al2O3材料，或者HfO2和Al2O3材料制備近紅外減反射薄膜。利用原子層沉積技術(shù)制備紫外減反射薄膜的報道相對較少。大量的電子束激光薄膜研究結(jié)果表明，使用HfO2和SiO2材料能夠獲得更高激光損傷閾值的紫外減反射薄膜。然而，熱原子層沉積技術(shù)制備SiO2所需的沉積溫度較高，不利于HfO2層的抗激光損傷性能。
研究人員采用低溫等離子體增強(qiáng)原子層沉積技術(shù)，系統(tǒng)研究了SiO2和HfO2薄膜的激光相關(guān)性能。與HfO2薄膜相比，SiO2薄膜具有較低的雜質(zhì)含量與吸收，表現(xiàn)出更高的激光損傷閾值。這使得低溫等離子體增強(qiáng)原子層沉積的SiO2薄膜適合于紫外激光應(yīng)用。他們設(shè)計并采用低溫等離子體增強(qiáng)原子層沉積技術(shù)制備了一種應(yīng)用于355 nm激光的雙層結(jié)構(gòu)HfO2/SiO2減反射薄膜。該減反射薄膜在355nm的實(shí)測反射率低于0.2%，激光損傷閾值（24.4 J/cm2，脈寬7.8ns）高于電子束沉積減反膜薄膜（20.6 J/cm2，脈寬7.8ns）。該項(xiàng)成果有望為紫外減反射薄膜的抗激光損傷性能提升提供新思路，豐富紫外減反射薄膜的制備技術(shù)。
相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、上海市青年拔尖人才計劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等的支持。
論文鏈接
圖1 低溫PEALD技術(shù)沉積HfO2/SiO2紫外減反膜示意圖
圖2 等離子體增強(qiáng)原子層沉積（PEALD）和電子束沉積（E-beam）減反射薄膜的性能對比。（a）反射光譜，（b）膜層吸收，（c）激光損傷概率。
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