低机械损耗TiO$_2$掺杂Ta$_2$O$_5$的结构与形貌
应用物理
2020-07-30 v1 材料科学
摘要
非晶氧化物薄膜在最先进的干涉测量实验中起着基础性作用，例如引力波探测器中这些薄膜构成了端质量和输入质量的高反射镜。这些探测器的灵敏度受镜面热噪声影响，其主要来源为高折射率层的机械损耗。这些热驱动涨落是光学干涉测量实验的根本限制，迫切需要从机理上理解室温下材料中导致机械耗散的过程。已知两种降低机械损耗的策略：采用TaO与约20% TiO的混合物，以及沉积后退火，但其背后原因尚未完全明了。本工作中，我们系统研究了离子束溅射TiO掺杂TaO薄膜的结构与光学性质随退火温度的演变。我们首次表明，低机械损耗与一种材料形貌相关，该形貌由嵌入原子级均匀钛钽混合氧化物中的纳米级富Ar气泡组成。然而，当Ti阳离子比例较高时，薄膜发生相分离，导致机械损耗增加。这些结果表明，为干涉测量应用设计低机械损耗混合氧化物涂层时，宜选用能形成三元化合物的材料，同时掺杂剂比例需保持较低以避免相分离。
引用
@article{arxiv.2002.11866,
title = {Structure and morphology of low mechanical loss TiO$_2$-doped Ta$_2$O$_5$},
author = {Mariana Fazio and Gabriele Vajente and Alena Ananyeva and Ashot Markosyan and Riccardo Bassiri and Martin Fejer and Carmen S. Menoni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.11866},
year = {2020}
}