Ta₂O₅薄膜的透明区为0.3-10um，是可见光到近红外波段重要的高折射率材料之一，也是一种重要的光学薄膜材料。其机械性能好，防强碱腐蚀性强，可作为保护涂层，特别是在高温环境中应用。薄膜具有较高的折射率和热稳定性、低吸收、无定形微结构和耐化学腐蚀等优点，广泛用于制备多种光学元件的减反膜、高反膜、分光膜和干涉滤光膜。除此之外Ta₂O₅因具有良好的电学性质和光学性质，近年来在光波导材料和介电材料方面得到非常广泛的运用。薄膜还具有很高的介电常数，成为了下一代集成电路和储存器件中重要的材料。

Ta₂O₅薄膜可以采用各种方法制备，如光诱导、离子束溅射、金属有机化合物化学气相沉积、离子束辅助沉积、电子束蒸发等。这些制备方法制备的薄膜的光学特性各不相同，并且在同一种制备技术下，制备参数对薄膜特性也有较大影响。目前Ta₂O₅的研究制备已经成为热点，人们已经采用多种不同方法制备了高质量的Ta₂O₅薄膜，并且对薄膜的性能进行了广泛的研究。薄膜的性能依赖于不同的制备方法和沉积条件。

国外Devine等以TaF₅为Ta源，H₂为还原剂，O₂为氧化剂，采用CVD法制备了高质量的Ta₂O₅薄膜。但是高温时稳定性差。Katarina等首次采用TaI₅和O₂沉积Ta₂O₅，实现了低温沉积，降低了对基体的刻蚀效应，有利于制备高性能薄膜材料。Porporati等以有机物为前驱体，采用脉冲VCD工艺在Ni基体上沉积，并得出折射率和介电常数随沉积温度升高而增大。国内张光勇等以Ta₂O₅为初始膜料，采用电子束辅助蒸发法制备了光学性能良好的薄膜。通过正交实验分析了制备工艺参数对薄膜光学性能的影响，得到了在不同频率范围内制备薄膜的最佳工艺参数。曹萤等采用反应溅射在Si基体上制备薄膜，得出在退火温度时间延长时，薄膜的漏电流逐渐增大。2018年袁文佳等人，采用离子束溅射制备了Ta₂O₅薄膜，并研究其光学特性和力学特性以及薄膜的微结构，分析了辅助离子源电压对薄膜特性的影响，并把电子束蒸发、离子辅助沉积法和离子束溅射法制备的薄膜进行对比。

随着微电子工业发展和半导体集成器件小型化的要求，对Ta₂O₅薄膜的厚度，精度，纯度有更高要求。化学气相沉积（CVD)以及物理气相沉积（PVD）很难满足要求。原子层沉积（ALD）对薄膜膜层厚度和长度可精确控制，制造的薄膜均匀，性能优良，为未来薄膜的制造和应用提供了技术基础。除此之外原子层沉积技术在沉积过程中对真空度和温度等条件的要求相对较低，由于其特定的生长机理，所制备薄膜的厚度可以精确的控制，并且膜层无柱状结构，有很高的聚集密度，折射率接近于块状材料本身，有较好的光学稳定性，吸收小，散射低。原子层沉积技术在制备优质光学薄膜，尤其是可见光及红外光谱区光学薄膜方面，有潜在的应用。

2. 研究的基本内容与方案

不同方法制备的薄膜光学特性各不相同，在同一种制备技术下，制备参数对薄膜特性也有较大的影响。利用乙醇钽采用作为薄膜Ta的来源，采用高纯度氧气最为氧的来源。基板采用石英玻璃，对基板进行仔细抛光处理，再用超声波处理后用乙醚乙醇清洗。ALD是通过将气体相前驱体脉冲交替通入反应腔在沉积基体上吸附并反应形成沉积膜的一种方法。用惰性气体N2作为载气和清洗气体。乙醇钽加热后在一定温度会蒸发，然后由N2携带进入腔中。通入氧气，在基板温度不变的情况下通过改变反应源的量来获得不同特性的薄膜。每次之后用高纯度的N2清洗管路和腔体。除此之外，在不同温度时反应源的ALD反应具有不同速率。选择合适的温度后达到最佳的ALD反应速率。温度较高时乙醇钽热分解产生的Ta，O化合物会发生类似化学气相沉积的反应，会破坏ALD反应的自限制特性，对薄膜的微结构和表面均匀性造成影响。氧气流量，基板温度等参数对薄膜的禁带宽度以及带尾宽度有不同影响。通过改变这些参数从而可以研究不同参数时制备的薄膜特性。后期对薄膜的光学特性，表面形貌，微结构等特性做研究。

1. 范欢欢，章岳光，沈伟东，等.原子层沉积制备Ta₂O₅薄膜的光学特性研究[J].光学学报,2011,31(10):288-293.

2. 杨声海，刘银元，邱冠周，等.乙醇钽化学气相沉积制备Ta₂O₅薄膜研究进展[J].稀有金属材料与工程,2007,(12):2075-2079.

3. 刘华松，杨霄，王利栓，等.离子束溅射氧化钽薄膜的光学带隙特性[J].光学精密工程,2017,25(01):21-27.

4. 王利栓，杨霄，刘丹丹，等.离子束溅射氧化钽薄膜光学特性的热处理效应[J].红外与激光工程,2018,47(03):184-190.

5. 李凌辉，熊胜名，申林，等.离子束溅射淀积光学薄膜的膜厚均匀性实验[J].光电工程,2004,(S1):67-72.

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