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本文的主要工作是利用磁控溅射法制备集成光学谐振腔结构来提高的PZT薄膜红外吸收率。制备了LaNiO3(LNO)薄膜—PZT薄膜—LNO薄膜和LNO薄膜—PZT薄膜—Pt薄膜两种集成光学谐振腔。主要结果有:
(1)以Si(111)为衬底,以不同氧分压溅射沉积LNO薄膜,经XRD分析,LNO薄膜为钙钛矿结构且为纯(100)取向。
(2)分别在LNO(100)-Si和Pt(111)-Ti-Si上溅射沉积PZT薄膜,然后将样品在大气环境中进行快速退火处理,退火温度550-700℃。经XRD分析,退火后的PZT薄膜均为钙钛矿相,其中在LNO(100)上生长的PZT薄膜为纯(100)取向,而在Pt(111)上生长的PZT薄膜为(111)择优取向。
(3)在LNO(100)上生长的450nm厚的PZT薄膜平均矫顽电场Ec为110kV/cm,外加电压为18V时剩余极化强度Pr为63μC/cm;在Pt(111)上生长的320nm厚的PZT薄膜平均矫顽电场Ec为120kV/cm,外加电压为18V时剩余极化强度Pr为50μC/cm2。
(4)制备了一系列不同LNO膜厚、PZT膜厚的光学谐振腔结构,分析发现,dLNO=38nm、dPzT=445nm和溅射氧分压PO2=25.5%是比较理想的工艺参数。
(5)在经过多次工艺条件摸索后,获得了最好的LNO薄膜-PZT薄膜-LNO薄膜光学谐振腔结构在波数1050cm-1处的吸收率达到80%以上;而LNO薄膜-PZT薄膜-Pt薄膜光学谐振腔结构在波数987cm-1处的吸收率接近80%。