研究目的
研究氧辅助双离子束溅射法制备的氧化铪薄膜中激光诱导损伤的机制，并理解纳米气泡作为激光诱导损伤前驱体的作用。
研究成果
研究表明，在铪基薄膜中包裹气体的纳米气泡是脉冲紫外激光照射下激光诱导损伤的强效前驱体。损伤起始归因于通过多光子电离在纳米气泡内产生激光诱导等离子体。该发现为制定减缓策略以制备高抗激光损伤的铪基薄膜提供了依据。
研究不足
本研究仅限于采用氧辅助双离子束溅射法制备的氧化铪薄膜，并在脉冲纳秒紫外激光照射条件下进行。研究结果可能不直接适用于其他沉积方法或激光条件。
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氧辅助离子束溅射法沉积的氧化铪薄膜中纳米气泡对激光性能的影响
DOI：10.1063/1.5129454
期刊：Applied Physics Letters
出版年份：2019
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
铪（Hf）基材料是一种高折射率介质，用于制造下一代激光器的介电涂层。沉积过程中缺陷的形成是实现未来高能量密度激光应用中高抗激光损伤涂层的主要障碍。因此，理解铪基材料中导致激光诱导损伤的前驱体至关重要。在本研究中，我们探究了通过氧辅助双离子束溅射（IBS）工艺制备的90纳米厚铪基薄膜的激光诱导损伤机制。在脉冲纳秒紫外激光照射（355纳米，8纳秒）下，发现激光诱导损伤起始阈值强烈依赖于铪基薄膜中纳米气泡内所捕获的氩气量和过量氧含量。通过小角X射线散射以及结合高角度环形暗场技术的扫描/透射电子显微镜，揭示并证实了纳米气泡的存在。损伤起始阈值最初保持稳定，但当氧能量超过100电子伏特时开始下降。损伤起始归因于纳米气泡内通过多光子电离产生的激光诱导等离子体。结果表明，IBS工艺制备涂层中形成的纳米气泡是一种强效前驱体。尽管纳米气泡普遍存在于IBS薄膜中，但其对铪基薄膜抗激光损伤性能的负面影响此前未被认识到。我们的发现为实现抗激光损伤铪基薄膜所需的潜在缓解策略提供了基础依据。
作者：
C. Harthcock，S. R. Qiu，R. A. Negres，J. A. Hammons，T. Voisin，G. Guss，A. A. Martin，C. J. Stolz，M. G. Menor，G. Bhowmik，M. Huang
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