(zhao gdifang jie shang _)其常用算法有最小二乘法、速下降法、共轭斜量法、变尺度法、单纯形法等等；另一类是不需初始结构而要预先给顶各膜层光学厚度变化范围的综合法，其常用算法包括统计试验法和彻底搜索法。综合法克服了自动修正所得最优结果对初始结构的敏感性问题，但一般计算量大。
根据所需投射光谱要求，结合保护作用的考虑及工艺上的可行性以选定膜系初始结构或膜层厚度范围是设计工作中的重点。
1.4.3非均匀膜设计
它是指垂直膜层表面，膜层折射率逐渐变化。由于非均匀膜消除了突变界面，因而减少吸收，增强了膜层之间的附着力。并且。非均匀膜系易实现宽带增透，监控带来的总膜厚偏差和折射率偏差对最终光谱性能影响并不大。实际非均匀膜设计过程是把选定好折射率剖面变化规律的膜层成分许多具有可得到折射率的薄的亚层，分割的数目必须保证光谱性能要求。
第2章 GaP薄膜及其增透保护膜系的制备
2.1 引言
磷化物（GaP、BP）是90年代初期发展起来的耐久性薄膜材料{1-7}与GexC1-x薄膜相比，磷化物具有更低内应力和吸收系数，具有更好的抗雨蚀性能。与BP相比，GaP有更低的吸收系数，因此GaP与DLC或其他氧化物薄膜组成的复合膜系，比BP与DLC或其它氧化物薄膜组成的符合膜系具有更好的光学性能[1]，目前有GaP构成的复合膜系的研究还处于实验室阶段.GaP薄膜制备方法一般有两种方法：PECVD（等离子体增强化学气想沉积）和RRFS（射频磁控反应溅射）法[1、3]
本章采用射频磁控溅射法来制备GaP薄膜，对GaP薄膜的制备技术、结构、成分、硬度、光学性能及其增透保护系统的研究，
2.2 GaP薄膜的制备
2.2.1 实验原理
射频磁控反应溅射是一种较为新型的镀膜方法,是在二极直流溅射镀膜的基础上逐步发展起来的[9-16]
溅射镀膜是利用气体放电产生的正离子在电场作用下高速轰击阴极靶,使靶材中的原子或分子溢出而沉积到置于阳极的基片上,形成薄膜.与蒸发薄膜相比,溅射镀膜靶材无相变,化合物成分不易改变,合金不易发生分馏,因而使用的膜材较为广泛.从靶上溅射出的粒子,其平均能量为5~40eV，而蒸发产生的离子只有大约0.2eV。可见，溅射要比蒸发所产生的离子能量大1-2个数量级。具有较大能量的溅射原子达到基片，对基片轰击可以除去基片表面的污染物及吸附的气体分子，增加基片表面的活性，同时也除去了那些已沉积在基片上但结合不牢的原子，因而溅射沉积获得的膜层要比用蒸发沉积时有高得多的附着强度。
溅射镀膜工作于辉光放电的异常辉光放电区。当异常辉光放电时，阴极位降区（即辉光放电形成的等离子鞘层[17-18]）变短，阴极位降升高（既等离子鞘层中的电场强度变大），通过阴极位降区的正离子的动能将增大，在撞击靶材后将靶材物质以原子、或分子或化合物形式溅射出来。
为克服直流溅射只能制备导电膜的缺点，在靶上引入射频电压，此类溅射称为射频溅射。射频溅射的电源频率可在1-30MHz范围内变化，通常使用的是13.6MHz。与直流溅射靶上有正离子积累相反，射频溅射靶上有电子积累，靶表面电压自动偏置为负值，从而能制得半导体膜和介质膜。在射频电场的作用下，电子在阴阳极之间的空间来回震荡，有更多的机会与气体分子碰撞电离，因此，与直流溅射相比较，射频溅射还有薄膜生长速度快。可以更低气压下（低至2ⅹ10-2Pa）进行的特点。
为进一步提高薄膜生长速率，人们又发展了测控溅射技术。磁控溅射技术利用电场与阴极表面配合的磁场形成电子阱，使在特定形状的E x B作用下，电子紧贴在阴极表面附近漂移，增加了电子行程，提高了与气体分子碰撞的几率，从而提高了气体的离化率，高能电子损失了自己的能量，沿着磁力线向阳极漂移，并被阳极吸收，避免了二极溅射中高能电子对表面的轰击。因此磁控溅射是一种高速、低温镀膜方法，在生产和科研中得到广泛应用。
在溅射镀膜过程中，有意识地将某种反应气体引入溅射室并达到一定分压，即可改变或控制沉积特性，从而获得不同于靶材的新物质薄膜，如各种金属氧化物[19]、氮化物[20碳化物[7-8]及绝缘介质薄膜[21]等，这种制备薄膜的方法称为反应溅射法。反应溅射法中最大问题是当反应气体超过某一流量时，会导致靶中毒，薄膜生长速率降低。为了缓解靶中毒，人们提出了很多磁控反应溅射模型进行分析[22-25]并指出了一些缓解靶中毒的措施，如果大抽气速率，增加靶到基片的温度梯度以及增加惰性气体和反应气体在靶、基片间的浓度梯度等。
2.2.2 实验装置
GaP薄膜是在JGP560型超高真空多功能磁控溅射系统上采用射频磁控溅射法制备，图2-1和图2-2分别是该系统的事物照片和结构示意图。除了图2-2中所示的两个RF磁控溅射靶外，该系统还有两个直流磁控溅射靶未在图中标明。溅射靶是尺寸φ51mmⅹ 5mm 单晶GaP,溅射气体是经质量流量计精确控制的高纯度氩气（99.995%），衬底是抛光的单晶Si片和热压多晶ZnS片。阳极上的加热炉可以将样品托背面的温度加热至500℃。
根据所需投射光谱要求，结合保护作用的考虑及工艺上的可行性以选定膜系初始结构或膜层厚度范围是设计工作中的重点。
1.4.3非均匀膜设计
它是指垂直膜层表面，膜层折射率逐渐变化。由于非均匀膜消除了突变界面，因而减少吸收，增强了膜层之间的附着力。并且。非均匀膜系易实现宽带增透，监控带来的总膜厚偏差和折射率偏差对最终光谱性能影响并不大。实际非均匀膜设计过程是把选定好折射率剖面变化规律的膜层成分许多具有可得到折射率的薄的亚层，分割的数目必须保证光谱性能要求。
第2章 GaP薄膜及其增透保护膜系的制备
2.1 引言
磷化物（GaP、BP）是90年代初期发展起来的耐久性薄膜材料{1-7}与GexC1-x薄膜相比，磷化物具有更低内应力和吸收系数，具有更好的抗雨蚀性能。与BP相比，GaP有更低的吸收系数，因此GaP与DLC或其他氧化物薄膜组成的复合膜系，比BP与DLC或其它氧化物薄膜组成的符合膜系具有更好的光学性能[1]，目前有GaP构成的复合膜系的研究还处于实验室阶段.GaP薄膜制备方法一般有两种方法：PECVD（等离子体增强化学气想沉积）和RRFS（射频磁控反应溅射）法[1、3]
本章采用射频磁控溅射法来制备GaP薄膜，对GaP薄膜的制备技术、结构、成分、硬度、光学性能及其增透保护系统的研究，
2.2 GaP薄膜的制备
2.2.1 实验原理
射频磁控反应溅射是一种较为新型的镀膜方法,是在二极直流溅射镀膜的基础上逐步发展起来的[9-16]
溅射镀膜是利用气体放电产生的正离子在电场作用下高速轰击阴极靶,使靶材中的原子或分子溢出而沉积到置于阳极的基片上,形成薄膜.与蒸发薄膜相比,溅射镀膜靶材无相变,化合物成分不易改变,合金不易发生分馏,因而使用的膜材较为广泛.从靶上溅射出的粒子,其平均能量为5~40eV，而蒸发产生的离子只有大约0.2eV。可见，溅射要比蒸发所产生的离子能量大1-2个数量级。具有较大能量的溅射原子达到基片，对基片轰击可以除去基片表面的污染物及吸附的气体分子，增加基片表面的活性，同时也除去了那些已沉积在基片上但结合不牢的原子，因而溅射沉积获得的膜层要比用蒸发沉积时有高得多的附着强度。
溅射镀膜工作于辉光放电的异常辉光放电区。当异常辉光放电时，阴极位降区（即辉光放电形成的等离子鞘层[17-18]）变短，阴极位降升高（既等离子鞘层中的电场强度变大），通过阴极位降区的正离子的动能将增大，在撞击靶材后将靶材物质以原子、或分子或化合物形式溅射出来。
为克服直流溅射只能制备导电膜的缺点，在靶上引入射频电压，此类溅射称为射频溅射。射频溅射的电源频率可在1-30MHz范围内变化，通常使用的是13.6MHz。与直流溅射靶上有正离子积累相反，射频溅射靶上有电子积累，靶表面电压自动偏置为负值，从而能制得半导体膜和介质膜。在射频电场的作用下，电子在阴阳极之间的空间来回震荡，有更多的机会与气体分子碰撞电离，因此，与直流溅射相比较，射频溅射还有薄膜生长速度快。可以更低气压下（低至2ⅹ10-2Pa）进行的特点。
为进一步提高薄膜生长速率，人们又发展了测控溅射技术。磁控溅射技术利用电场与阴极表面配合的磁场形成电子阱，使在特定形状的E x B作用下，电子紧贴在阴极表面附近漂移，增加了电子行程，提高了与气体分子碰撞的几率，从而提高了气体的离化率，高能电子损失了自己的能量，沿着磁力线向阳极漂移，并被阳极吸收，避免了二极溅射中高能电子对表面的轰击。因此磁控溅射是一种高速、低温镀膜方法，在生产和科研中得到广泛应用。
在溅射镀膜过程中，有意识地将某种反应气体引入溅射室并达到一定分压，即可改变或控制沉积特性，从而获得不同于靶材的新物质薄膜，如各种金属氧化物[19]、氮化物[20碳化物[7-8]及绝缘介质薄膜[21]等，这种制备薄膜的方法称为反应溅射法。反应溅射法中最大问题是当反应气体超过某一流量时，会导致靶中毒，薄膜生长速率降低。为了缓解靶中毒，人们提出了很多磁控反应溅射模型进行分析[22-25]并指出了一些缓解靶中毒的措施，如果大抽气速率，增加靶到基片的温度梯度以及增加惰性气体和反应气体在靶、基片间的浓度梯度等。
2.2.2 实验装置
GaP薄膜是在JGP560型超高真空多功能磁控溅射系统上采用射频磁控溅射法制备，图2-1和图2-2分别是该系统的事物照片和结构示意图。除了图2-2中所示的两个RF磁控溅射靶外，该系统还有两个直流磁控溅射靶未在图中标明。溅射靶是尺寸φ51mmⅹ 5mm 单晶GaP,溅射气体是经质量流量计精确控制的高纯度氩气（99.995%），衬底是抛光的单晶Si片和热压多晶ZnS片。阳极上的加热炉可以将样品托背面的温度加热至500℃。
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