刘 新， 单 凡， 陈 仙， 陈帛雄， 任旭升， 张爱民

(1.西安飞行自动控制研究所， 西安 710065； 2.西安交通大学， 西安 710049)

非晶SiO2薄膜中氧双键缺陷电子及光学特性的第一性原理研究

刘 新1， 单 凡1， 陈 仙2， 陈帛雄1， 任旭升1， 张爱民1

(1.西安飞行自动控制研究所， 西安 710065； 2.西安交通大学， 西安 710049)

利用第一性原理对离子溅射沉积的非晶SiO2薄膜微观结构进行了分析、研究，结果表明，氧双键缺陷(SGs)可以作为体缺陷稳定存在于非晶SiO2中，SGs缺陷导致非晶SiO2薄膜材料禁带中引入了新的电子态，减小了禁带宽度；同时采用时相关密度泛函理论(TDDFT)对其光学特性进行了研究，得到非晶SiO2薄膜介电常数与入射光子能量间的关系曲线，从介电常数的虚部发现SGs缺陷在3.6 eV处存在一个光学吸收峰.

非晶SiO2薄膜； 氧双键缺陷； 第一性原理； 吸收光谱

1 引 言

非晶二氧化硅(SiO2)薄膜具有宽光谱吸收小、致密度高、耐腐蚀、保护能力强等良好的光学、化学以及机械特性，是光学薄膜领域不可或缺的低折射率薄膜.广泛应用于半导体器件、光学仪器、传感器、激光制导、探测等领域.在SiO2薄膜的制备及使用过程中，尤其是在一些具有辐射的环境下使用，往往会在其体内或者表面产生缺陷.尤其采用离子溅射沉积技术制备的SiO2薄膜，通常应用于一些高精性能要求的光学系统中，如:极低损耗反射镜，这些缺陷的存在会影响非晶SiO2的光学及电子特性[1-4]，从而影响器件的性能.研究薄膜微观缺陷及其对应用特性的影响规律，对改善其特性以及拓……