金属杂质辅助离子束诱导固体表面形成自组织纳米结构成为近年来一大研究热点。本课题将针对新型光学材料蓝宝石晶体,研究引入金属杂质后,Ar离子束溅射蓝宝石表面形成自组织纳米结构的演化规律,以及对蓝宝石光学性能的影响规律进行了初步研究。论文的研究结果如下:1.研究了样品距杂质靶的不同距离,离子束诱导样品表面纳米结构的演化规律。研究结果表明:当离子束入射角度为65°、入射能量为1000e V、束流密度为487μA·cm^-2、刻蚀时间为60min时:在近靶区,样品表面形成了岛状与条纹状相结合的纳米结构,其纵向高度为23.7nm,而在远靶区,表面形成了条纹状纳米结构,其纵向高度为10.0nm。金属溅射形成的岛状结构促进了样品表面条纹纳米结构的形成。样品距杂质靶不同距离处表面形成的纳米结构的特征波长基本不变。近靶区时,沉积溅射形成的岛状结构密度较大,且溅射过程持续产生新的岛状结构不断诱导样品表面出现纳米结构,破坏了纳米结构的有序性。2.研究了随着刻蚀时间的变化,离子束诱导样品表面纳米结构的演化规律。研究结果表明:当离子束入射角度为65°、入射能量为1000e V、束流密度为487μA·cm^-2时,离子束长时间溅射后,与纯Ar离子束溅射相比,引入的金属杂质打破了离子束溅射过程中表面生长机制与表面平滑机制的平衡状态,表面形成的纳米结构有序性降低;当离子束溅射120min时,样品表面形成了岛状结构与条纹结构相结合的纳米结构,其纵向高度为25.7nm,而溅射30min时,样品表面形成的条纹纳米结构的纵向高度为6.8nm。当刻蚀时间较短时,样品表面形成了条纹状纳米结构,随着刻蚀时间的延长,样品表面形成了岛状结构与条纹结构相结合的纳米结构;随着刻蚀时间的延长,纳米结构的纵向高度增大,有序性降低,但特征波长不变。3.研究了随着入射能量的增加,离子束诱导样品表面纳米结构的演化规律。研究结果表明:低能离子束轰击样品时,随着入射能量的增加,样品表面原子的溅射产额增加,刻蚀速率增加,促进了表面条纹结构的生长;随着入射能量的增加,底部的溅射产额急剧增加而发生溅射再沉积现象,导致底部和顶部的刻蚀速率被进一步拉大,促进了表面条纹结构的生长。4.初步研究了金属杂质诱导形成自组织纳米结构对蓝宝石光学性能的影响。研究结果表明:表面形成纳米结构后对蓝宝石样品起到增透效果。当表面形成高度有序的纳米结构时,纳米结构的纵向高度越高,透射率越高;当表面纳米结构的纵向高度接近时,有序性越好,透射率越高。