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在光学薄膜制备中,TiO2是常用的高折射率材料。在采用蒸发法制备TiO2光学薄膜的工艺时,TiO2薄膜的光学特性强烈依赖于薄膜的制备工艺。采用电子束蒸发法和溅射法制备的TiO2光学薄膜一般为非晶态薄膜,并且随工艺不同,材料在薄膜中的状态以及结构不同将直接影响薄膜的各项性能。 钛元素在自然界中存在多种价态的氧化物,如:Ti2O,TiO,Ti2O3,Ti3O5,Ti4O7,TiO2等,在蒸发气相中存在Ti,TiO,TiO2,O和O2。在Ti—O系固态材料中,TiO,Ti2O3,Ti3O5和TiO2常被作为蒸发法的蒸发源物质。由于在蒸发过程中,气相中蒸发源物质将发生分解,形成偏离化学计量比的化合物,从而使薄膜的吸收增强,透射性能降低。因此,只有在氧或者氧离子辅助的情况下,采用低价态Ti的氧化物才可能得到较好性能的TiO2薄膜,并且薄膜的性能与蒸发源物质有强烈的依存关系。 在ZZS700—6/G电子束蒸发镀膜系统上增加氧（纯度99.99%）离子源辅助镀膜设备后,采用低价态氧化物Ti2O3作为蒸发材料制备光学用的氧化钛薄膜。考察了离子源的各项参数、通入O2的流量和退火处理对薄膜结构和光学性能的影响。同时采用XRD对不同的蒸发源物质与蒸发剩余物质进行了详细的研究和对比,分析了材料的蒸发过程对薄膜的形成和性能的影响。 用UV755B型分光光度计测试了薄膜的透射光谱,并通过干涉极值计算方法获得了薄膜的折射率等参数。实验表明,以Ti2O3作为蒸发源物质时,薄膜具有强烈的吸收,离子源辅助有利于形成高价态氧化物。但是,随着薄膜厚度的增加,离子源的作用变得不明显。采用TiO2作为蒸发源物质时,薄膜具有较好的光学性能,在可见光范围内薄膜的折射率变化在2.23—2.73,离子源工艺对薄膜的光学性能影响不大。通过对蒸发物质蒸发行为的研究发现,在Ti—O系中存在同一蒸发相Ti3O5,蒸发物质经过蒸发后最终将以此相相同的成分蒸发。退火处理有利于介稳态的薄膜形成稳定的晶态结构,从而提高薄膜的透射率和稳定性。