近期，中國科學院上海光學精密機械研究所薄膜光學實驗室朱美萍研究員團隊在等離子體增強原子層沉積（PEALD）HfO2薄膜的激光損傷閾值（LIDT）方面取得新進展。相關研究成果發(fā)表在Journal of Alloys and Compounds上。

PEALD具有精確的厚度可控性，基于該方法的HfO2/SiO2三倍頻減反射膜性能優(yōu)良。然而，PEALD HfO2薄膜中的高雜質(zhì)含量和非化學計量比導致其LIDT較低，是限制三倍頻激光薄膜LIDT提高的主要原因。因此，如何提高PEALD HfO2薄膜的LIDT成為了研究重點。

圖1.不同溫度下氧氣退火的HfO2薄膜的XPS能譜：（a）Hf 4f，（b）C 1s，（c）N 1s和（d）O 1s

研究人員將PEALD HfO2薄膜在不同氣氛和不同溫度下進行了退火處理，研究了對HfO2薄膜表面形貌、晶體結構、化學成分和LIDT(激光脈寬：7.8 ns，激光波長：355 nm)的影響。實驗結果表明，在氧氣氣氛下退火更有利于雜質(zhì)化合物(碳酸鹽和胺)的分解和缺氧狀態(tài)的改善。與退火前相比，在氧氣氣氛特定溫度下退火的HfO2薄膜具有更低的C和N雜質(zhì)含量，更高的化學計量比，從而具有更低的吸收和更高的LIDT。該實驗為PEALD氧化物薄膜和其他含有類似雜質(zhì)的氧化物薄膜的性能改善提供了參考，有利于相關激光薄膜LIDT的提高。

圖2.不同溫度下氧氣退火的HfO2薄膜：（a）雜質(zhì)含量，（b）O/Hf比，（c）吸收和（d）LIDT