以離子束濺鍍法製作低損耗薄膜應用於雷射干涉重力波偵測儀之高反射鏡製程準備

Preparation of the ion beam sputter coater for coating the low loss thin films in LIGO mirror application

黃文正(Huang, Wen Jeng)

指導教授 ： 趙煦

國立清華大學/電機資訊學院/光電工程研究所/碩士(2012年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2012.00109

摘要

製作LIGO (雷射干涉重力波偵測組織)高反射鏡有二大要求。一、在波長1064nm具有低吸收、低散射的光學損耗特性。二、薄膜材料本身須具備低機械損耗的特性。由於機械損耗來源主要是薄膜材料分子行布郎運動所產生的熱擾動所致，因此降低熱擾動有二種方法。一、選擇熱擾動較小的薄膜材料製作高反射鏡。二、利用每層40nm以下TiO2與SiO2多層堆疊的nano layer結構去取代單層1/4λ Ta2O5/Sio2高反射鏡中Ta2O5 膜層，除了能維持原來高反射的光學特性外，同時也能降低熱擾動。

該離子濺鍍機已經由本實驗室在鍍製低損耗光學混合膜之雷射反射鏡研究中，證驗了低吸收、低散射的薄膜特性。然而目前此濺鍍機卻已故障而停置許久，因此必須將離子束濺鍍機台(Ion-Beam Sputter)重置，以期能夠製鍍低損耗的二氧化鈦與二氧化矽薄膜，並且控制鍍率製作四種nano layer結構來驗證厚度之精準控制。論文內容包含重置離子束濺鍍機台所遭遇的各種問題以及解決方法，以確保日後進行nano layer製程之穩定性，並且完成了二氧化鈦與二氧化矽薄膜沉積分布、折射率與消光係數及鍍率之量測。量測過程中，發現二氧化鈦薄膜在膜厚125nm以上薄膜表面出現孔洞，因此進行一系列觀察與探討。最後透過三層、七層、十五層、十九層nano layer結構的製程，了解所能掌握厚度的範圍，在三層結構中，TiO2 厚度42.56nm SiO2厚度42.15nm，其TiO2 誤差在2%以內SiO2誤差則在6.6%以內，至於七層、十五層、十九層nano layer在SiO2 皆已超過10%之誤差，需再予以修正。

關鍵字

離子束濺鍍系統 ； 奈米膜層 ； 二氧化鈦 ； 機械損耗 ； 熱擾動

並列摘要

無資料

並列關鍵字

ion beam sputter ； nano layer ； TiO2 ； mechanical ； thermal noise

參考文獻

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