真空鍍膜技術

1、2021/3/261真空鍍膜技術2021/3/262一、簡介一、簡介 光學薄膜可以采用物理氣相沉積（光學薄膜可以采用物理氣相沉積（ PVD）技術和化學液相沉）技術和化學液相沉積（積（CLD）兩種工藝來獲得。）兩種工藝來獲得。 PVD是英文是英文Physical Vapor Deposition的縮寫的縮寫,是指在真空條件下是指在真空條件下,采用低電壓、大電流的電弧放電技術采用低電壓、大電流的電弧放電技術,利用氣體放電使靶材蒸發(fā)并使被蒸利用氣體放電使靶材蒸發(fā)并使被蒸發(fā)物質(zhì)與氣體都發(fā)生電離發(fā)物質(zhì)與氣體都發(fā)生電離,利用電場的加速作用利用電場的加速作用,使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反應使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反應產(chǎn)物沉積

2、在工件上。產(chǎn)物沉積在工件上。 2021/3/263二、真空系統(tǒng)的基本知識二、真空系統(tǒng)的基本知識熱蒸發(fā)工藝過程熱蒸發(fā)工藝過程: 加熱使膜料汽化蒸發(fā)后加熱使膜料汽化蒸發(fā)后,噴涂在放置在工件架上噴涂在放置在工件架上的零件表面。的零件表面。大氣大氣PVD存在的問題存在的問題: 常溫常壓下常溫常壓下,空氣分子的密度為空氣分子的密度為1.28E-3g/cm3,每克氣體分子含分子每克氣體分子含分子個數(shù)是個數(shù)是2.08E+22個個,氣體分子間的距離是氣體分子間的距離是3.34E-6mm,氣體分子的空間氣體分子的空間密度為密度為2.68E+16個個mm3,因而因而,空氣中活性氣體分子與膜層、膜料、空氣中活性氣體

3、分子與膜層、膜料、蒸發(fā)器反應蒸發(fā)器反應,空氣分子進入膜層成為雜質(zhì)。常壓時空氣分子進入膜層成為雜質(zhì)。常壓時,氣體分子密度太高氣體分子密度太高,蒸蒸發(fā)膜料大多因碰撞而無法直線到達被鍍件。發(fā)膜料大多因碰撞而無法直線到達被鍍件。真空真空PVD的優(yōu)點的優(yōu)點: 真空是壓強小于真空是壓強小于101.325kPa(1個大氣壓個大氣壓)的氣體狀態(tài)。的氣體狀態(tài)。PVD需要需要的的真空條件應能夠保證真空條件應能夠保證:氣體分子的平均自由程大于蒸發(fā)源到被鍍件之氣體分子的平均自由程大于蒸發(fā)源到被鍍件之間的距離間的距離;被鍍膜層材料容易蒸發(fā)被鍍膜層材料容易蒸發(fā)(高真空條件下高真空條件下,膜料蒸發(fā)溫度大幅膜料蒸發(fā)溫度大幅下

4、降下降);容易獲得高純膜容易獲得高純膜,膜層堅硬膜層堅硬,成膜速度快。成膜速度快。2021/3/264真空的定義真空的定義: 真空是壓力低于一個大氣壓的任何氣態(tài)空間。一般采用真真空是壓力低于一個大氣壓的任何氣態(tài)空間。一般采用真空度來表示真空的高低?？斩葋肀硎菊婵盏母叩汀Ｕ婵斩鹊膯挝徽婵斩鹊膯挝? 真空度以壓強為單位來度量真空度以壓強為單位來度量,壓強高表示真空度低。壓強低壓強高表示真空度低。壓強低標識真空度高。標識真空度高。真空度的國際單位是帕斯卡簡稱帕（真空度的國際單位是帕斯卡簡稱帕（Pa）。）。毫米汞柱（毫米汞柱（mmHg）:1mmHg133.3Pa托（托（Torr）:1Torr1/760

5、atm=133.3Pa巴（巴（Bar）:1Bar105Pa2021/3/265 氣體分子之間相鄰兩次碰撞的距離氣體分子之間相鄰兩次碰撞的距離,其統(tǒng)計平均值為平均自其統(tǒng)計平均值為平均自由程。由程。l=1/(22n)=kT /(22P） PVDPVD所需真空度的基本確定原則是所需真空度的基本確定原則是“氣體分子的平均自由程大氣體分子的平均自由程大于蒸發(fā)源到被鍍件之間的距離于蒸發(fā)源到被鍍件之間的距離”。d=25cm,P=2.7E-3Pad=50cm,P=1.3E-3Pad=90cm,Pp2,實現(xiàn)了抽氣。2021/3/268真空泵的分類氣體傳輸泵氣體傳輸泵: 是一種能將氣體不斷地吸入并排出泵外 以達到

6、抽氣目的的真空泵,例如旋片 機械泵、油擴散泵、渦輪分子泵。氣體捕集泵氣體捕集泵: 是一種使氣體分子短期或永久吸附、凝 結在泵內(nèi)表面的真空泵,例如分子篩 吸附泵、鈦升華泵、濺射離子泵、低溫 泵和吸氣劑泵。2021/3/269真空泵的主要參數(shù)n抽氣速率抽氣速率: 定義為在泵的進氣口任意給定壓強下,單位時間內(nèi)流入泵內(nèi)的氣體體積 或表示為: 其中,Q為單位時間內(nèi)流入泵的氣體量。 泵的抽氣速率S并不是常數(shù),隨P而變。PQS1PPtVS2021/3/2610n極限壓強極限壓強 (極限真空)n最高工作壓強最高工作壓強n工作壓強范圍工作壓強范圍（ ） 泵能正常工作的壓強范圍n幾種常用真空泵的工作壓強范圍 旋片

7、機械泵 吸附泵 擴散泵 渦輪分子泵 濺射離子泵 低溫泵upmpmupp pa251010pa251010pa501010pa811010pa1111010pa10010102021/3/2611 幾種常用真空泵的工作原理幾種常用真空泵的工作原理1. 旋片機械泵旋片機械泵n工作過程是: 吸氣壓縮排氣。n定子浸在油中起潤滑,密封和堵塞縫隙的作用。n主要參量是: 抽速和極限壓強。n由于極限壓強較高, 常用做前級泵(預抽泵)。2021/3/2612旋片式機械泵2021/3/26132. 油擴散泵油擴散泵n油蒸發(fā)噴射凝結,重復循環(huán)n由于射流具有工作過程高流速(約200米/秒)、高密度、高分子量(3005

8、00),故能有效地帶走氣體分子。n擴散泵不能單獨使用,一般采用機械泵為前級泵,以滿足出口壓強(最大40Pa),如果出口壓強高于規(guī)定值,抽氣作用就會停止。1.水冷套； 2. 噴油嘴； 3. 導流管；2.4. 泵殼； 5. 加熱器2021/3/2614 真空的測量真空的測量真空計真空計1.熱電偶真空計熱電偶真空計 熱電偶真空計是通過熱電偶中熱絲的溫度與壓強的關系確定真空度。 由于在低壓下由于在低壓下, ,氣體的熱傳導系數(shù)與壓強成氣體的熱傳導系數(shù)與壓強成正比正比, ,所以在通過熱絲的電流一定的條件下所以在通過熱絲的電流一定的條件下, ,熱絲熱絲的溫度隨著規(guī)管內(nèi)真空度的提高而升高的溫度隨著規(guī)管內(nèi)真空度

9、的提高而升高, ,溫差電溫差電偶電動勢也就隨之而增大。因此偶電動勢也就隨之而增大。因此, ,通過測量溫差通過測量溫差電偶電動勢電偶電動勢, ,就可確定出被測系統(tǒng)的真空度。就可確定出被測系統(tǒng)的真空度。溫差電偶真空計的測量范圍為溫差電偶真空計的測量范圍為0.1-100Pa0.1-100Pa。PQTmV2021/3/26152.熱陰極電離真空計熱陰極電離真空計 具有足夠能量的電子在運動中與氣體分子碰撞,可能引起分子的電離,產(chǎn)生正離子及電子。而電子在一定的“飛行”路程中與分子的碰撞次數(shù),又正比于分子的密度,一定溫度下也正比于氣體壓強,故產(chǎn)生的正離子數(shù)也正比于壓強。由此可見,電離現(xiàn)象是與壓強有關的現(xiàn)象,

10、可作為一種真空測定原理的依據(jù)。 電子與氣體分子碰撞引起分子電離電子與氣體分子碰撞引起分子電離, ,形成電子和正離形成電子和正離, ,電子最終電子最終被加速極收集被加速極收集, ,正離子被收集極接收形成離子流正離子被收集極接收形成離子流: : I+ = kIep = cpI+ = kIep = cp 其中其中, ,k k稱為電離計的靈敏度稱為電離計的靈敏度, ,是單位電子電流、單位壓強下的離是單位電子電流、單位壓強下的離子流。子流。測量范圍測量范圍: :1.33E-1 1.33E-1 1.33E-5 Pa1.33E-5 Pa2021/3/2616電離計線路圖電離規(guī)管2021/3/2617三、真空

11、鍍膜三、真空鍍膜n真空濺射真空濺射:當高能粒子(電場加速的正離子)打在固體表 面時,與表面的原子、分子交換能量,從而使這 些原子、分子飛濺出來。n真空蒸發(fā)真空蒸發(fā):在真空中把制作薄膜的材料加熱蒸發(fā),使其 淀積在適當?shù)谋砻嫔?。n離子鍍離子鍍: 真空熱蒸發(fā)和濺射兩種技術結合而發(fā)展起來的 一種新工藝。2021/3/2618真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)2021/3/2619轟擊電極工作架烘烤電極活動擋板蒸發(fā)電極蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)2021/3/26202021/3/2621工作原理工作原理: 真空蒸發(fā)鍍膜法就真空蒸發(fā)鍍膜法就是在是在1.3E-21.3E-3 Pa 的真空中加熱鍍膜材料的真空中加熱鍍膜材料,使它在極短時

12、間內(nèi)蒸發(fā)使它在極短時間內(nèi)蒸發(fā),蒸發(fā)了的鍍膜材料分子蒸發(fā)了的鍍膜材料分子沉積在基材表面上沉積在基材表面上,由由于基材表面溫度較低于基材表面溫度較低,便凝結其上而形成薄膜。便凝結其上而形成薄膜。 電阻蒸發(fā)系統(tǒng)采用單相調(diào)功器對電阻蒸發(fā)源的功率進行調(diào)電阻蒸發(fā)系統(tǒng)采用單相調(diào)功器對電阻蒸發(fā)源的功率進行調(diào)節(jié)控制節(jié)控制,蒸發(fā)源在兩組以上時蒸發(fā)源在兩組以上時,通過選擇開關選擇。通過選擇開關選擇。 2021/3/2622工作原理工作原理: 電子束蒸發(fā)是利用電子束蒸發(fā)是利用在一定真空條件下在一定真空條件下,加高加高壓產(chǎn)生電子束壓產(chǎn)生電子束,通過特定通過特定磁場的作用磁場的作用,按照一定的按照一定的路線路線,轟擊蒸發(fā)

13、物質(zhì)轟擊蒸發(fā)物質(zhì),產(chǎn)生產(chǎn)生蒸發(fā)。蒸發(fā)。 在電子束蒸發(fā)裝置在電子束蒸發(fā)裝置中中,被蒸發(fā)的物質(zhì)放置于被蒸發(fā)的物質(zhì)放置于水冷的干坩堝中水冷的干坩堝中,電子束電子束只轟擊到其中很少的一只轟擊到其中很少的一部分部分,而其余大部分物質(zhì)而其余大部分物質(zhì)在坩堝的冷卻作用下一在坩堝的冷卻作用下一直處于低溫狀態(tài)直處于低溫狀態(tài),因此因此,可可以避免坩堝材料蒸發(fā)引以避免坩堝材料蒸發(fā)引起的污染。起的污染。 2021/3/2623電子束蒸發(fā)源控制系統(tǒng) 本系統(tǒng)由高壓自動控制及自動滅弧單元,電子槍燈絲、束流控制單元,電子槍偏轉(zhuǎn)掃描控制單元以及坩堝轉(zhuǎn)位單元組成。 1高壓自動控制及自動滅弧單元 本單元采用高壓自動控制裝置,克服了

14、電子管控制所固有的供電麻煩、安裝不便、發(fā)熱嚴重、壽命短等缺點。引入自動滅弧裝置后,本單元有極好的滅弧性能,因此,電子槍很少打火,即使偶爾出現(xiàn)打火,也只是降低槍高壓,隨即自動恢復,不影響成膜質(zhì)量。2電子槍燈絲、束流控制單元 本單元采用單相調(diào)功器調(diào)節(jié)槍燈絲變壓器原邊電壓,改變加到槍燈絲上的功率,從而控制其發(fā)射能力,也就是控制了電子槍束流。3電子槍偏轉(zhuǎn)掃描控制單元 本偏轉(zhuǎn)掃描電源,具有波形可選,頻率可調(diào)之特點。4坩堝單元 本單元提供單穴坩堝。 2021/3/2624電子槍的作用電子槍的作用 在高真空的環(huán)境下在高真空的環(huán)境下,由電子槍發(fā)出的高能電子由電子槍發(fā)出的高能電子,會聚在膜料上會聚在膜料上,轟轟

15、擊膜料表面使動能變?yōu)闊崮軗裟ち媳砻媸箘幽茏優(yōu)闊崮?對其加溫對其加溫,使其熔化或升華。使其熔化或升華。 電子槍對薄膜性能的影響電子槍對薄膜性能的影響1、對膜層的影響、對膜層的影響:（1）蒸氣分子的動能較大）蒸氣分子的動能較大,膜層較熱蒸發(fā)的更致密牢固膜層較熱蒸發(fā)的更致密牢固;（2）二次電子的影響）二次電子的影響:使膜層結構粗糙使膜層結構粗糙,散射增加散射增加;2、對光譜性能的影響、對光譜性能的影響 電子槍對光譜的影響主要是焦斑的形狀、位臵、大小在成膜的影響。電子槍對光譜的影響主要是焦斑的形狀、位臵、大小在成膜的影響。特別是高精度的膜系特別是高精度的膜系,和大規(guī)模生產(chǎn)的成品率要求電子槍的焦斑要穩(wěn)定

16、。和大規(guī)模生產(chǎn)的成品率要求電子槍的焦斑要穩(wěn)定。2021/3/26252021/3/2626石英晶體振蕩器法石英晶體振蕩器法 廣泛應用于薄膜淀積過程中厚度的實時測量,主要應用于淀積速度,厚度的監(jiān)測,還可以反過來（與電子技術結合）控制物質(zhì)蒸發(fā)或濺射的速率,從而實現(xiàn)對于淀積過程的自動控制。薄膜厚度的測量薄膜厚度的測量2021/3/2627四、薄膜材料四、薄膜材料a) 增透膜增透膜b) 反光膜反光膜c) 分光膜分光膜2021/3/2628d) 濾光膜濾光膜e) 偏振膜偏振膜f) 保護膜保護膜g) 電熱膜電熱膜2021/3/2629主要工藝因素主要工藝因素（1）基板處理）基板處理:包括拋光、清潔、離子轟

17、擊包括拋光、清潔、離子轟擊（2）制備參數(shù)）制備參數(shù):包括基板溫度、蒸發(fā)速率、真空度包括基板溫度、蒸發(fā)速率、真空度（3）蒸汽入射角）蒸汽入射角;（4）老化處理。）老化處理。薄膜主要性質(zhì)薄膜主要性質(zhì):（1）光學性質(zhì)）光學性質(zhì):包括折射率、各項異性、吸收、散射、光學包括折射率、各項異性、吸收、散射、光學 穩(wěn)定性等穩(wěn)定性等（2）機械性質(zhì)）機械性質(zhì):包括硬度、附著力、應力包括硬度、附著力、應力（3）抗激光損傷。）抗激光損傷。鍍膜工藝鍍膜工藝2021/3/26301、金屬薄膜、金屬薄膜 金屬薄膜具有反射率高金屬薄膜具有反射率高,截止帶寬、中性好截止帶寬、中性好,偏振效應小的特偏振效應小的特點。點。（1）鋁

18、）鋁 Al 唯一從紫外（唯一從紫外（0.2um)到紅外（到紅外（30um）具有很高反射率的材料）具有很高反射率的材料,在大約波在大約波長長0.85um處反射率出現(xiàn)一極小值處反射率出現(xiàn)一極小值,其反射率為其反射率為86。鋁膜對基板的附著力。鋁膜對基板的附著力比較強比較強,機械強度和化學穩(wěn)定性也比較好機械強度和化學穩(wěn)定性也比較好,廣泛用作反射膜。廣泛用作反射膜。2021/3/2631（2）銀）銀 Ag 適用于可見區(qū)和紅外區(qū)波段適用于可見區(qū)和紅外區(qū)波段,具有很高的反射率。具有很高的反射率。 可見區(qū)的反射率可以達到可見區(qū)的反射率可以達到95,紅外區(qū)反射率紅外區(qū)反射率99,紫外區(qū)反射率紫外區(qū)反射率很低。

19、很低。（3）金）金 Au 在紅外波段內(nèi)具有幾乎和銀差不多的反射率在紅外波段內(nèi)具有幾乎和銀差不多的反射率,用作紅外反射鏡用作紅外反射鏡,金金膜新蒸發(fā)時膜新蒸發(fā)時,薄層較軟薄層較軟,大約一周后大約一周后,金膜硬度趨于穩(wěn)定金膜硬度趨于穩(wěn)定,膜層牢固度也膜層牢固度也趨于穩(wěn)定。趨于穩(wěn)定。（4）鉻）鉻 Cr Cr膜在可見區(qū)具有很好的中性膜在可見區(qū)具有很好的中性,膜層非常牢固膜層非常牢固,常用作中性衰減膜。常用作中性衰減膜。2021/3/26322、介質(zhì)薄膜、介質(zhì)薄膜 對材料的基本要求對材料的基本要求:透明度、折射率、機械牢固度和化學穩(wěn)定透明度、折射率、機械牢固度和化學穩(wěn)定性以及抗高能輻射。性以及抗高能輻射

20、。（1）透明度）透明度短波吸收或本征吸收短波吸收或本征吸收I:主主要是由光子作用使電子由要是由光子作用使電子由價帶躍遷到導帶引起的價帶躍遷到導帶引起的;透明區(qū)透明區(qū)II:光子能量不足促光子能量不足促使價電子激發(fā)使價電子激發(fā),除了少量雜除了少量雜質(zhì)吸收和半導體中自由載質(zhì)吸收和半導體中自由載流子吸收外流子吸收外,沒有其他吸收沒有其他吸收機理。機理。長波吸收區(qū)長波吸收區(qū)III:主要是晶格主要是晶格振動吸收振動吸收,在半導體還有自在半導體還有自由載流子吸收。由載流子吸收。介質(zhì)薄膜透過率的光譜特性介質(zhì)薄膜透過率的光譜特性 在大多數(shù)應用中在大多數(shù)應用中,需要根據(jù)波長范圍選擇具需要根據(jù)波長范圍選擇具有適當?shù)?/p>

21、透明區(qū)域的薄膜材料有適當?shù)耐该鲄^(qū)域的薄膜材料,這一點大大限制這一點大大限制了薄膜材料選擇的余地了薄膜材料選擇的余地,特別是對紅外區(qū)域和紫特別是對紅外區(qū)域和紫外區(qū)域應用的薄膜。外區(qū)域應用的薄膜。2021/3/2633（2）折射率）折射率 薄膜的折射率主要依賴薄膜的折射率主要依賴: 材料種類材料種類:材料的折射率是由它的價電子在電場作用下的性質(zhì)決定。材料材料的折射率是由它的價電子在電場作用下的性質(zhì)決定。材料外層價電子很容易極化外層價電子很容易極化,其折射率一定很高其折射率一定很高;對化合物對化合物,電子鍵結合的化合物要電子鍵結合的化合物要比離子鍵的折射率高。折射率大致次序遞增比離子鍵的折射率高。折

22、射率大致次序遞增:鹵化物、氧化物、硫化物和半導鹵化物、氧化物、硫化物和半導體材料。體材料。 波長波長:折射率隨波長變化為色散。正常色散為隨波長增加而減小。正常色折射率隨波長變化為色散。正常色散為隨波長增加而減小。正常色散位于透明區(qū)散位于透明區(qū),反常色散位于吸收區(qū)。反常色散位于吸收區(qū)。2021/3/2634（3）機械牢固度和化學穩(wěn)定性）機械牢固度和化學穩(wěn)定性 對膜料的要求對膜料的要求: 膜料本身具有良好的機械強度和化學性能膜料本身具有良好的機械強度和化學性能; 薄膜與基板薄膜與基板,薄膜與薄膜之間要有良好的附著力薄膜與薄膜之間要有良好的附著力; 薄膜應力要盡可能小薄膜應力要盡可能小,而且其性質(zhì)要

23、相反而且其性質(zhì)要相反,以降低多層膜的積累應力。以降低多層膜的積累應力。（4）抗高能輻射）抗高能輻射 考慮考慮:激光波長、激光脈沖寬度、重復頻率激光波長、激光脈沖寬度、重復頻率; 薄膜材料本身的特性薄膜材料本身的特性,除了吸收外除了吸收外,還與薄膜結構、機械強度、附著力、應還與薄膜結構、機械強度、附著力、應力、熱穩(wěn)定性、熔點、熱膨脹系數(shù)等。力、熱穩(wěn)定性、熔點、熱膨脹系數(shù)等。2021/3/2635(1) 氟化物氟化物 常用的氟化物多為低折射率材料常用的氟化物多為低折射率材料,如冰晶石如冰晶石(Na3A1F6)、氟化鎂等、氟化鎂等(MgF2)。冰晶石（冰晶石（Na3AlF6）: 在可見區(qū)折射率大約在

24、可見區(qū)折射率大約1.35,透明區(qū)為透明區(qū)為0.214um。 特點特點:折射率低折射率低,應力小應力小;易于吸潮易于吸潮,易損傷。易損傷。主要用于和主要用于和ZnS組合制成膠合保護的干涉濾光片。組合制成膠合保護的干涉濾光片。淀積膜層的成分依賴于蒸發(fā)溫度或蒸發(fā)速率淀積膜層的成分依賴于蒸發(fā)溫度或蒸發(fā)速率,NaF為為1.291.31,AlF3為為1.385,快蒸發(fā)的膜層折射率較高?？煺舭l(fā)的膜層折射率較高。介質(zhì)薄膜材料2021/3/2636氟化鎂（氟化鎂（MgF2） 在在=550nm的折射率約為的折射率約為1.38,透明區(qū)為透明區(qū)為0.1210um。是所有低折射率的鹵化物中最牢固的是所有低折射率的鹵化物

25、中最牢固的,特別是當基板溫度特別是當基板溫度250左右左右時時,非常堅硬耐久非常堅硬耐久,在減反膜中廣泛應用在減反膜中廣泛應用,膜層折射率接近體材料膜層折射率接近體材料,聚集密聚集密度接近于度接近于1。 MgF2膜具有很高的張應力。膜具有很高的張應力。MgF2蒸發(fā)時易于噴濺蒸發(fā)時易于噴濺:蒸發(fā)表面形成了一層熔點比蒸發(fā)表面形成了一層熔點比MgF2更高的更高的MgO,材料蒸發(fā)次數(shù)越多材料蒸發(fā)次數(shù)越多,這種現(xiàn)象越嚴重這種現(xiàn)象越嚴重;材料本身晶粒太細材料本身晶粒太細,除氣預熔的氣除氣預熔的氣體來不及釋放體來不及釋放,所以選用一定晶態(tài)結構的塊狀材料。所以選用一定晶態(tài)結構的塊狀材料。2021/3/2637

26、(2) 硫化物硫化物 典型的硫化物材料是硫化鋅（典型的硫化物材料是硫化鋅（ZnS）。）。 用于可見和紅外波段的最重要的一種膜料。在可見區(qū)常與低折用于可見和紅外波段的最重要的一種膜料。在可見區(qū)常與低折射率的氟化物組合射率的氟化物組合,在紅外區(qū)在紅外區(qū),與高折射率的半導體材料組合。在可與高折射率的半導體材料組合。在可見區(qū)的折射率為見區(qū)的折射率為2.32.6,在紅外區(qū)為在紅外區(qū)為2.2,透明區(qū)為透明區(qū)為0.3814um。 硫化鋅在沉積過程中會分解成為硫和鋅硫化鋅在沉積過程中會分解成為硫和鋅,在襯底表面重新反應生在襯底表面重新反應生成硫化鋅。這一特點造成硫化鋅有較高的聚集密度成硫化鋅。這一特點造成硫化

27、鋅有較高的聚集密度,但是在高襯底溫但是在高襯底溫度下沉積速度下降。在潮濕環(huán)境下沉積硫化鋅會形成度下沉積速度下降。在潮濕環(huán)境下沉積硫化鋅會形成H2S并分解出并分解出鋅造成膜料表面發(fā)黑鋅造成膜料表面發(fā)黑,沉積速度也會因此變得不穩(wěn)定。室溫沉積的硫沉積速度也會因此變得不穩(wěn)定。室溫沉積的硫化鋅解膜牢固度低化鋅解膜牢固度低,但是利用離子束輔助蒸發(fā)技術獲得的硫化鋅牢固但是利用離子束輔助蒸發(fā)技術獲得的硫化鋅牢固度大大加強。度大大加強。2021/3/2638(3) 氧化物氧化物 實用的氧化物材料種類繁多。這里介紹常用的氧化鈦、氧化鋯和氧實用的氧化物材料種類繁多。這里介紹常用的氧化鈦、氧化鋯和氧化硅?；?。二氧化

28、鈦二氧化鈦TiO2 折射率高折射率高,牢固穩(wěn)定牢固穩(wěn)定,在可見和近紅外呈透明。在可見和近紅外呈透明。TiO2材料在真空中加熱蒸材料在真空中加熱蒸發(fā)時因分解而失氧發(fā)時因分解而失氧,形成高吸收的亞氧化鈦形成高吸收的亞氧化鈦,故常采用反應蒸發(fā)技術。故常采用反應蒸發(fā)技術。 初始膜料初始膜料TiO、Ti2O3隨著蒸發(fā)量增加隨著蒸發(fā)量增加,氧含量增加氧含量增加,折射率降低折射率降低;TiO2則則含氧量減少含氧量減少,折射率升高折射率升高,唯有唯有Ti3O5氧含量不變氧含量不變,能夠得到穩(wěn)定的折射率。能夠得到穩(wěn)定的折射率。2021/3/2639二氧化鋯二氧化鋯ZrO2: 具有較高的折射率具有較高的折射率,易

29、于得到低吸收的薄膜易于得到低吸收的薄膜,膜層十分牢固穩(wěn)定。膜層十分牢固穩(wěn)定。短波短波250nm處消光系數(shù)為處消光系數(shù)為0.001,可作為紫外材料?？勺鳛樽贤獠牧?。 具有明顯的負折射率不均勻性具有明顯的負折射率不均勻性,采用采用ZrO2中摻入某種金屬或氧化中摻入某種金屬或氧化物（物（30Ta金屬金屬70ZrO2）可以消除折射率不均勻性。）可以消除折射率不均勻性。 具有很大的張應力具有很大的張應力,使使ZrO2-SiO2多層膜處于高應力狀態(tài)。多層膜處于高應力狀態(tài)。二氧化硅二氧化硅SiO2: 唯一的分解小的低折射率氧化物唯一的分解小的低折射率氧化物,其折射率為其折射率為1.46,透明區(qū)從真空紫外透明

30、區(qū)從真空紫外到中波紅外（到中波紅外（0.188um）。吸收很?。?。吸收很小,膜層牢固膜層牢固,耐磨耐腐蝕。耐磨耐腐蝕。 結構精細結構精細,呈網(wǎng)狀玻璃態(tài)呈網(wǎng)狀玻璃態(tài),散射吸收小散射吸收小,保護能力強。保護能力強。 SiO2在高溫蒸發(fā)時在高溫蒸發(fā)時,也會分解生成低價氧化物也會分解生成低價氧化物SiO,Si2O3。三種硅氧化物的吸收帶位置三種硅氧化物的吸收帶位置:SiO 10.010.2um; Si2O3 9.69.8um SiO2 9.09.5um和和12.5um.2021/3/2640 紅外波段紅外波段0.7650um0.7650um, ,能夠使用的材料很有限。能夠使用的材料很有限。 介質(zhì)材料的

31、禁帶寬度很大介質(zhì)材料的禁帶寬度很大, ,大部分僅在可見光和近紅外區(qū)大部分僅在可見光和近紅外區(qū)透明透明, ,在中紅外波段就出現(xiàn)長波晶格振動吸收帶在中紅外波段就出現(xiàn)長波晶格振動吸收帶; ;金屬鹵化物金屬鹵化物的晶格振動吸收帶相應的波長較長的晶格振動吸收帶相應的波長較長, ,但普遍易吸潮。但普遍易吸潮。 半導體材料或其化合物禁帶寬度窄半導體材料或其化合物禁帶寬度窄, ,短波吸收限較長短波吸收限較長, ,折射折射率高。限制他們在長波使用的是雜質(zhì)吸收和自由載流子吸收率高。限制他們在長波使用的是雜質(zhì)吸收和自由載流子吸收, ,特別是自由載流子吸收和波長平方成正比。要求半導體材料特別是自由載流子吸收和波長平方

32、成正比。要求半導體材料具有盡可能高的純度和低的自由載流子濃度。具有盡可能高的純度和低的自由載流子濃度。 常用的紅外介質(zhì)材料有常用的紅外介質(zhì)材料有ZnS、ZnSe。3、紅外薄膜材料、紅外薄膜材料2021/3/2641 在在400200nm的近紫外區(qū)的近紫外區(qū),高折射率如高折射率如:HfO2、ZrO2,中等折射率中等折射率MgO、Al2O3;低折射率低折射率:SiO2、MgF2、LiF等。等。 在小于在小于200nm的真空紫外的真空紫外,只有少量的低折射率材料只有少量的低折射率材料,沒有高折沒有高折射率材料。常采用射率材料。常采用Al-MgF2（或（或LiF3）制備）制備100200nm紫外反射紫

33、外反射鏡。鏡。4、紫外薄膜材料、紫外薄膜材料2021/3/2642五、操作流程五、操作流程2021/3/2643觸摸屏界面觸摸屏界面 觸摸屏觸摸屏: 觸摸屏界面可表示系統(tǒng)的操作及狀態(tài)指示。界面根據(jù)功能分開成了若干按鍵和畫面,按下屏幕上的按鍵即可進行畫面切換操作或控制操作。在觸摸屏主控系統(tǒng)的下方有四個菜單:真空系統(tǒng)、鍍膜系統(tǒng)、系統(tǒng)設置、報警信息。需要操作或設置那個界面可直接點擊即可進入。具有層次分明操作方便的特點。 2021/3/26442021/3/26451 1、開機、開機總電源機械泵擴散泵24V電源PLC電源觸摸屏控制1，控制2，控制3，控制4電氣柜電氣柜:2021/3/26462 2、抽真空、抽真空開機械泵開預閥開擴散泵觸摸屏觸摸屏:（給擴散泵加熱,約40分鐘,加熱至設定溫度后 ）關預閥開低閥 （開始抽低真空 ）（觸摸屏上低真空信號指示燈變成綠色 ,表示抽低真空完成）關低閥開預閥（開始抽高真空 ）開高閥（真空度要達到6.7E-3 Pa,約20-30分鐘）2021/3/26472021/3/26482021/3/26492021/3/26503 3、工轉(zhuǎn)、烘烤、工轉(zhuǎn)、烘烤電氣柜電氣柜:除阻蒸開關外