[发明专利]基于电介质薄膜电容特性的抗激光损伤能力的比较方法

说明书

本发明涉及薄膜技术。本发明解决了目前光学薄膜的抗激光损伤能力对比时结果精度不高，且耗时较多的问题，提供了一种基于电介质薄膜电容特性的抗激光损伤能力的比较方法，其技术方案可概括为：针对欲对比的处于光学元件表面的至少两个薄膜，分别在硅基底上模拟镀制对应的相同厚度的薄膜，然后分别制作金属电极构成MOS电容结构，采用半导体标志系统测试各MOS结构的高频电容‑电压曲线，得到各归一化电容与电压的变化曲线，对比各归一化电容与电压的变化曲线，判断其中平带电压向正电压方向移动最大的那一个变化曲线对应的薄膜为抗激光损伤能力最强的薄膜。本发明的有益效果是：简单实用，适用于判断薄膜抗激光损伤能力。

技术领域

本发明涉及薄膜技术，特别涉及激光诱导薄膜损伤的技术。

背景技术

随着高能激光器应用范围和需求的不断扩大，对光学薄膜的抗激光损伤能力的要求也越来越高，薄膜损伤问题已经成为了提升光学系统整体抗激光损伤性能的瓶颈。因此如何提高薄膜的抗激光损伤能力一直是科学家和工程师共同关注的问题。为了提高薄膜激光损伤阈值(Laser Induced Damage Threshold，LIDT)，国内外学者进行了大量的实验和理论研究，主要集中在激光诱导薄膜损伤的机理研究以及提高方式等。现有对薄膜抗激光损伤能力的对比上，主要是采用激光对薄膜直接进行辐照，并通过改变激光脉冲参量测试光学薄膜的损伤阈值，从而从至少两种薄膜中判断出哪一种薄膜的抗激光损伤能力较强。

现有的光学薄膜激光损伤阈值测量是基于国际标准ISO11254，针对激光脉冲对光学薄膜的辐照次数不同，现有的国际标准分别是：ISO1125421和ISO1125422。前者是针对“单次辐照测试”，也就是“1对1测试”，后者则是“多次辐照测试”，也就是“S对1测试，S大于等于2”，也就是重复脉冲作用。我国现有对光学薄膜的激光损伤阈值的测试标准大致可以分为三类：1)国军标《激光光学元件测试方法》(GJB148721992)；2)国家标准《光学表面激光损伤阈值的测试方法第1部分：1对1测试》(GB/T1660121996)，该标准等效于ISO11254；3)各单位自定的“企业标准”。

以上测试方式(或对比方法)需要的条件非常严格，而且所包含的测试不确定度很多，比较典型的有激光器脉冲能量的波动、激光能量测量误差、激光光斑有效面积测量误差、各能量密度处损伤几率的计算误差及对损伤几率点进行直线拟合误差等，这些因素可以使得综合误差高达20％，所以影响了光学薄膜的抗激光损伤能力的对比，使得对比结果并不完全准确。

发明内容

本发明的目的是要解决目前光学薄膜的抗激光损伤能力对比时结果精度不高，且耗时较多的问题，提供了一种基于电介质薄膜电容特性的抗激光损伤能力的比较方法。

本发明为了解决其技术问题，采用的技术方案是，基于电介质薄膜电容特性的抗激光损伤能力的比较方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、针对欲对比的处于光学元件表面的至少两个薄膜，在保持相同镀膜条件下，分别在相同类型的硅基底上镀制相同厚度的薄膜，且确保硅基底上的薄膜与光学元件表面的薄膜一一对应，且特性一致；

步骤2、分别在硅基底薄膜上制作金属电极，分别构成MOS(Metal-Oxide-Silicon)电容结构；

步骤3、采用半导体标志系统测试各MOS结构的高频电容-电压曲线，得到各归一化电容与电压的变化曲线；

步骤4、对比各归一化电容与电压的变化曲线，判断其中平带电压向正电压方向移动最大的那一个变化曲线对应的薄膜为抗激光损伤能力最强的薄膜。

具体的，步骤1中，所述欲对比的处于光学元件表面的至少两个薄膜是指：处于光学元件表面的采用不同镀膜条件镀制的相同种类薄膜或处于光学元件表面的不同种类薄膜。

进一步的，步骤1中，所述相同类型的硅基底中，相同类型是指N掺杂的硅基底或P掺杂的硅基底。