摘要:对由富碲(<1 mo.l% )碲化铅晶体材料热蒸发制备的薄膜进行了表征.结果表明:薄膜是多晶的,具有NaCl 型晶体结构,表面晶粒分布均匀,在膜层的深度方向约170 nm内富碲的组分均匀分布.对比薄膜表面抛光前后的中红外光学常数表明表面散射对薄膜光学性质的影响极小.

    关键词:富碲碲化铅薄膜;晶体结构;表面元素深度分布;光学常数;表面散射

    碲化铅(PbTe)是一种铅硫属化合物(chalco- genides),在红外光电子学中有着重要的作用.目前,在设计和制造室温和低温下工作的中红外或者长波红外薄膜干涉滤光片中,碲化铅在材料的选择中占有主导地位. 然而,如果用准配比生长的晶体作为蒸发源构成膜层,即使基片温度很低,所成的薄膜是n型的. 由于过多的载流子吸收使薄膜的透过率降低,在波长大于12μm的范围内薄膜变成不透明的.为了得到高质量的碲化铅膜层,必须要一些补偿工艺:如在蒸发过程中充入氧气,或沉积后在空气中烘烤薄膜.但如果滤光片有严格的、精确的、可重复的中心波长位置和峰形要求,在空气中退火不是理想的;而在沉积过程中充入氧气,则大大增加了滤光片制作的工艺难度.并且两种氧化工艺都将使膜层表面产生氧化物 既然Pb和Te2的蒸汽分压强烈地依赖于蒸发材料的性质,如果使用掺Te的碲化铅材料作为蒸发源材料,膜层的特性将得到改善.因此,一种富碲的蒸发源材料得到了发展[5].在相当宽的基片温度的范围内,由这种材料构成的膜层中自由载流子浓度要比由通常碲化物材料所构成的膜层中载流子浓度低25~40倍.

    虽然使用这种富碲PbTe材料制备红外多层光红外与毫米波学报24卷学薄膜的优势已经被详细地讨论[5],就作者所知, 关于深入研究用其沉积的富碲膜层的晶体结构和组成元素深度分布尚未见有报道.P-T相图表明:在膜层沉积过程中,由于组分的择优蒸发,Te2和Pb的分压将发生变化,从而造成薄膜表面组分的不一致. 而膜层的组分和微结构的变化又将影响到膜层的光学常数.为了弄清为什么富碲PbTe材料在红外光学薄膜中所具有显著的优势,有必要研究由这种材料沉积的薄膜所具有的物相结构、化学配比实验纯度为99. 9999%的Pb和Te,按富Te(<1 mo.l% )配比装入底部为尖形,内表面涂碳的石英管中,抽真空(~10-4Pa)后密封,采用改进的Bridg- man方法生长出富碲PbTe单晶晶材料.生长出的晶锭被被分段切片供测试,同时敲碎作为蒸发源材料. 使用国产DMD-450型光学薄膜镀膜机,用传统的热蒸发方法制备出富碲PbTe薄膜,本底压强为 2. 6×10-3Pa.使用Φ10×0. 8mm双面抛光的硅基片,基片温度在整个沉积过程保持在160±2. 0℃. 为了研究薄膜表面以下的晶体结构、元素深度分布,

    以及表面晶粒散射对薄膜红外光学常数的影响,在对薄膜表面的性质进行测定后,使用CaF2抛光粉对薄膜表面进行抛光处理. 使用Perkin Elmer Spectrum GX型红外傅里叶变换光谱仪在2. 5~25μm的波长范围内测量出薄膜在抛光前后室温下的透射谱,光谱分辨率为 8cm-1.由薄膜透射谱拟合出光学常数的方法详见我们以前的论述[6].表面抛光前薄膜的厚度为2. 10 μm,抛光后厚度为1. 98μm. 对抛光前后的薄膜特性进行了表征.采用D/ max 2550V型X射线衍射仪测定薄膜的晶体结构, 使用CuKα辐射,角分辨率为0. 02.采用二次电子显微成像(secondary electron microscope)研究薄膜的表面形貌.采用在Hitachi S-520型扫描电子显微镜所配备的能量散射X-ray分析仪(energy-dispersive analysis byX-ray-EDAX)对薄膜的组分进行分析, 其元素探测的灵敏度为0. 1 w.t%.采用Microlab 301F型热场发射扫描俄歇微探针仪测定薄膜表面元素深度分布,测量精度为1 mo.l%,离子枪刻蚀能

特别申明：本站部分文章由网络收集整理.如需使用，请与原作者联系,如有侵权，请联系我们删除,谢谢！