用于引力波探测器的共溅射 Ta$_2$O$_5$-ZrO$_2$ 薄膜研究
仪器与探测器
2022-03-25 v1 天体物理仪器与方法
材料科学
广义相对论与量子宇宙学
摘要
我们报道了共溅射钽酸锆（tantal-zirconia）薄膜的研制与广泛表征，旨在降低现有及未来引力波探测器的涂层布朗噪声。我们测试了多种不同能量与沉积速率的溅射工艺，并考察了不同阳离子比 Zr/(Zr+Ta) 以及沉积后热处理温度 对薄膜光学与力学性质的影响。共溅射氧化锆被证明是抑制钽酸薄膜结晶的有效途径，可显著提升最大退火温度，从而降低涂层力学损耗。最低的平均涂层损耗出现于一个离子束溅射样品，其 、在 800 C 下退火，得到 。所有涂层样品在退火后均出现裂纹。尽管原则上我们的测量对这些缺陷敏感，但未发现结果受影响的证据。该问题至少对离子束溅射涂层可通过将升温和降温速率降至 7 C/h 解决。虽然我们观测到的光学吸收如同当前引力波干涉仪涂层一般低（百万分之 0.5），仍需进一步研发以降低光散射并避免退火时缺陷的形成。
引用
@article{arxiv.2103.14140,
title = {Exploration of co-sputtered Ta$_2$O$_5$-ZrO$_2$ thin films for gravitational-wave detectors},
author = {M. Abernathy and A. Amato and A. Ananyeva and S. Angelova and B. Baloukas and R. Bassiri and G. Billingsley and R Birney and G. Cagnoli and M. Canepa and M. Coulon and J. Degallaix and A. Di Michele and M. A. Fazio and M. M. Fejer and D. Forest and C. Gier and M. Granata and A. M. Gretarsson and E. M. Gretarsson and E. Gustafson and E. J. Hough and M. Irving and É. Lalande and C. Lévesque and A. W. Lussier and A. Markosyan and I. W. Martin and L. Martinu and B. Maynard and C. S. Menoni and C. Michel and P. G. Murray and C. Osthelder and S. Penn and L. Pinard and K. Prasai and S. Reid and R. Robie and S. Rowan and B. Sassolas and F. Schiettekatte and R. Shink and S. Tait and J. Teillon and G. Vajente and M. Ward and L. Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.14140},
year = {2022}
}