真空鍍膜技術(shù)

1、真空鍍膜技術(shù)一、簡(jiǎn)介一、簡(jiǎn)介 光學(xué)薄膜可以采用物理氣相沉積（光學(xué)薄膜可以采用物理氣相沉積（ PVD）技術(shù)和化學(xué)液相沉）技術(shù)和化學(xué)液相沉積（積（CLD）兩種工藝來(lái)獲得。）兩種工藝來(lái)獲得。 PVD是英文是英文Physical Vapor Deposition的縮寫，是指在真空條件下，的縮寫，是指在真空條件下，采用低電壓、大電流的電弧放電技術(shù)，利用氣體放電使靶材蒸發(fā)并使被采用低電壓、大電流的電弧放電技術(shù)，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，利用電場(chǎng)的加速作用，使被蒸發(fā)物質(zhì)及其蒸發(fā)物質(zhì)與氣體都發(fā)生電離，利用電場(chǎng)的加速作用，使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反應(yīng)產(chǎn)物沉積在工件上。反應(yīng)產(chǎn)物沉積在工件上。

2、二、真空系統(tǒng)的基本知識(shí)二、真空系統(tǒng)的基本知識(shí)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，噴涂在放置在工件架上加熱使膜料汽化蒸發(fā)后，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，空氣分子的密度為常溫常壓下，空氣分子的密度為1.28E-3g/cm3，每克氣體分子含分，每克氣體分子含分子個(gè)數(shù)是子個(gè)數(shù)是2.08E+22個(gè)，氣體分子間的距離是個(gè)，氣體分子間的距離是3.34E-6mm，氣體分子的，氣體分子的空間密度為空間密度為2.68E+16個(gè)個(gè)mm3，因而，空氣中活性氣體分子與膜層、，因而，空氣中活性氣體分子與膜層、膜料、蒸發(fā)器反應(yīng)，空氣分子

3、進(jìn)入膜層成為雜質(zhì)。常壓時(shí)，氣體分子膜料、蒸發(fā)器反應(yīng)，空氣分子進(jìn)入膜層成為雜質(zhì)。常壓時(shí)，氣體分子密度太高，蒸發(fā)膜料大多因碰撞而無(wú)法直線到達(dá)被鍍件。密度太高，蒸發(fā)膜料大多因碰撞而無(wú)法直線到達(dá)被鍍件。真空真空PVD的優(yōu)點(diǎn)：的優(yōu)點(diǎn)： 真空是壓強(qiáng)小于真空是壓強(qiáng)小于101.325kPa(1個(gè)大氣壓個(gè)大氣壓)的氣體狀態(tài)。的氣體狀態(tài)。PVD需要的需要的真空條件應(yīng)能夠保證：氣體分子的平均自由程大于蒸發(fā)源到被鍍件真空條件應(yīng)能夠保證：氣體分子的平均自由程大于蒸發(fā)源到被鍍件之間的距離；被鍍膜層材料容易蒸發(fā)之間的距離；被鍍膜層材料容易蒸發(fā)(高真空條件下，膜料蒸發(fā)溫度高真空條件下，膜料蒸發(fā)溫度大幅下降大幅下降)；容易獲得

4、高純膜，膜層堅(jiān)硬，成膜速度快。；容易獲得高純膜，膜層堅(jiān)硬，成膜速度快。真空的定義：真空的定義： 真空是壓力低于一個(gè)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(gè)大氣壓的任何氣態(tài)空間。一般采用真空度來(lái)表示真空的高低?？斩葋?lái)表示真空的高低。真空度的單位：真空度的單位： 真空度以壓強(qiáng)為單位來(lái)度量，壓強(qiáng)高表示真空度低。壓強(qiáng)真空度以壓強(qiáng)為單位來(lái)度量，壓強(qiáng)高表示真空度低。壓強(qiáng)低標(biāo)識(shí)真空度高。低標(biāo)識(shí)真空度高。真空度的國(guó)際單位是帕斯卡簡(jiǎn)稱帕（真空度的國(guó)際單位是帕斯卡簡(jiǎn)稱帕（Pa）。）。毫米汞柱（毫米汞柱（mmHg）：）：1mmHg133.3Pa托（托（Torr）：）：1Torr1/760atm=133.3

5、Pa巴（巴（Bar）：）：1Bar105Pa 氣體分子之間相鄰兩次碰撞的距離，其統(tǒng)計(jì)平均值為平均自氣體分子之間相鄰兩次碰撞的距離，其統(tǒng)計(jì)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(shí)現(xiàn)了抽氣。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(dá)到抽氣目的的真空泵，例如旋片 機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵、渦輪分

6、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(jié)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。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(jìn)氣口任意給定壓強(qiáng)下，單位時(shí)間內(nèi)流入泵內(nèi)的氣體體積 或表示為： 其中，Q為單位時(shí)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。PQS1PPtVSn極限壓強(qiáng)極限壓強(qiáng) (極限真空)n最高工作壓強(qiáng)最高工作壓強(qiáng)n工作壓強(qiáng)范圍工作壓強(qiáng)范圍（ ） 泵能正常工作的壓強(qiáng)范圍n幾種常用真空泵的工作壓強(qiáng)范圍 旋片機(jī)械泵 吸附泵 擴(kuò)散泵 渦輪分子泵 濺射離子泵 低溫泵upmpmupp pa251010pa2

7、51010pa501010pa811010pa1111010pa1001010 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(jī)械泵旋片機(jī)械泵n工作過程是： 吸氣壓縮排氣。n定子浸在油中起潤(rùn)滑，密封和堵塞縫隙的作用。n主要參量是： 抽速和極限壓強(qiáng)。n由于極限壓強(qiáng)較高， 常用做前級(jí)泵(預(yù)抽泵)。旋片式機(jī)械泵2. 油擴(kuò)散泵油擴(kuò)散泵n油蒸發(fā)噴射凝結(jié)，重復(fù)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(300500)，故能有效地帶走氣體分子。n擴(kuò)散泵不能單獨(dú)使用，一般采用機(jī)械泵為前級(jí)泵，以滿足出口壓強(qiáng)(最大40Pa)，如果出口壓強(qiáng)高于規(guī)定值，抽氣作用就會(huì)停止。水冷套；

8、 2. 噴油嘴； 3. 導(dǎo)流管；4. 泵殼； 5. 加熱器 真空的測(cè)量真空的測(cè)量真空計(jì)真空計(jì)1.熱電偶真空計(jì)熱電偶真空計(jì) 熱電偶真空計(jì)是通過熱電偶中熱絲的溫度與壓強(qiáng)的關(guān)系確定真空度。 由于在低壓下，氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)與壓強(qiáng)成由于在低壓下，氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)與壓強(qiáng)成正比，所以在通過熱絲的電流一定的條件下，熱正比，所以在通過熱絲的電流一定的條件下，熱絲的溫度隨著規(guī)管內(nèi)真空度的提高而升高，溫差絲的溫度隨著規(guī)管內(nèi)真空度的提高而升高，溫差電偶電動(dòng)勢(shì)也就隨之而增大。因此，通過測(cè)量溫電偶電動(dòng)勢(shì)也就隨之而增大。因此，通過測(cè)量溫差電偶電動(dòng)勢(shì)，就可確定出被測(cè)系統(tǒng)的真空度。差電偶電動(dòng)勢(shì)，就可確定出被測(cè)系統(tǒng)的真空度。溫差

9、電偶真空計(jì)的測(cè)量范圍為溫差電偶真空計(jì)的測(cè)量范圍為0.1-100Pa0.1-100Pa。PQTmV2.熱陰極電離真空計(jì)熱陰極電離真空計(jì) 具有足夠能量的電子在運(yùn)動(dòng)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(qiáng)，故產(chǎn)生的正離子數(shù)也正比于壓強(qiáng)。由此可見，電離現(xiàn)象是與壓強(qiáng)有關(guān)的現(xiàn)象，可作為一種真空測(cè)定原理的依據(jù)。 電子與氣體分子碰撞引起分子電離，形成電子和正離，電子電子與氣體分子碰撞引起分子電離，形成電子和正離，電子最終被加速極收集，正離子被收集極接收形成離子流：最終被加速極收集，正離子被收集極接收形成

10、離子流： I+ = kIep = cpI+ = kIep = cp 其中，其中，k k稱為電離計(jì)的靈敏度，是單位電子電流、單位壓強(qiáng)下的稱為電離計(jì)的靈敏度，是單位電子電流、單位壓強(qiáng)下的離子流。離子流。測(cè)量范圍：測(cè)量范圍：1.33E-1 1.33E-1 1.33E-5 Pa1.33E-5 Pa電離計(jì)線路圖電離規(guī)管三、真空鍍膜三、真空鍍膜n真空濺射真空濺射：當(dāng)高能粒子(電場(chǎng)加速的正離子)打在固體表 面時(shí)，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(lái)。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(dāng)?shù)谋砻嫔稀離子鍍離子鍍： 真空熱蒸發(fā)和濺射兩種技術(shù)結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的

11、 一種新工藝。真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)轟擊電極工作架烘烤電極活動(dòng)擋板蒸發(fā)電極蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)系統(tǒng)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(shí)間內(nèi)蒸發(fā)，使它在極短時(shí)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，由沉積在基材表面上，由于基材表面溫度較低，于基材表面溫度較低，便凝結(jié)其上而形成薄膜。便凝結(jié)其上而形成薄膜。 電阻蒸發(fā)系統(tǒng)采用單相調(diào)功器對(duì)電阻蒸發(fā)源的功率進(jìn)行調(diào)電阻蒸發(fā)系統(tǒng)采用單相調(diào)功器對(duì)電阻蒸發(fā)源的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，蒸發(fā)源在兩組以上時(shí)，通過選擇開關(guān)選擇。節(jié)控制，蒸發(fā)源在兩組以

12、上時(shí)，通過選擇開關(guān)選擇。 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，加在一定真空條件下，加高壓產(chǎn)生電子束，通過高壓產(chǎn)生電子束，通過特定磁場(chǎng)的作用，按照特定磁場(chǎng)的作用，按照一定的路線，轟擊蒸發(fā)一定的路線，轟擊蒸發(fā)物質(zhì)，產(chǎn)生蒸發(fā)。物質(zhì)，產(chǎn)生蒸發(fā)。 在電子束蒸發(fā)裝置在電子束蒸發(fā)裝置中，被蒸發(fā)的物質(zhì)放置中，被蒸發(fā)的物質(zhì)放置于水冷的干坩堝中，電于水冷的干坩堝中，電子束只轟擊到其中很少子束只轟擊到其中很少的一部分，而其余大部的一部分，而其余大部分物質(zhì)在坩堝的冷卻作分物質(zhì)在坩堝的冷卻作用下一直處于低溫狀態(tài)，用下一直處于低溫狀態(tài)，因此，可以避免坩堝材因此，可以避免坩堝材料蒸發(fā)引起

13、的污染。料蒸發(fā)引起的污染。 電子束蒸發(fā)源控制系統(tǒng) 本系統(tǒng)由高壓自動(dòng)控制及自動(dòng)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(dòng)控制及自動(dòng)滅弧單元 本單元采用高壓自動(dòng)控制裝置，克服了電子管控制所固有的供電麻煩、安裝不便、發(fā)熱嚴(yán)重、壽命短等缺點(diǎn)。引入自動(dòng)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(dòng)恢復(fù)，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，

14、具有波形可選,頻率可調(diào)之特點(diǎn)。4坩堝單元 本單元提供單穴坩堝。 電子槍的作用電子槍的作用 在高真空的環(huán)境下，由電子槍發(fā)出的高能電子，會(huì)聚在膜料上，在高真空的環(huán)境下，由電子槍發(fā)出的高能電子，會(huì)聚在膜料上，轟擊膜料表面使動(dòng)能變?yōu)闊崮?，?duì)其加溫，使其熔化或升華。轟擊膜料表面使動(dòng)能變?yōu)闊崮?，?duì)其加溫，使其熔化或升華。 電子槍對(duì)薄膜性能的影響電子槍對(duì)薄膜性能的影響1、對(duì)膜層的影響：、對(duì)膜層的影響：（1）蒸氣分子的動(dòng)能較大，膜層較熱蒸發(fā)的更致密牢固；）蒸氣分子的動(dòng)能較大，膜層較熱蒸發(fā)的更致密牢固；（2）二次電子的影響：使膜層結(jié)構(gòu)粗糙，散射增加；）二次電子的影響：使膜層結(jié)構(gòu)粗糙，散射增加；2、對(duì)光譜性能的影

15、響、對(duì)光譜性能的影響 電子槍對(duì)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(duì)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，和大規(guī)模生產(chǎn)的成品率要求電子槍的焦斑要穩(wěn)定。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。石英晶體振蕩器法石英晶體振蕩器法 廣泛應(yīng)用于薄膜淀積過程中厚度的實(shí)時(shí)測(cè)量，主要應(yīng)用于淀積速度，厚度的監(jiān)測(cè)，還可以反過來(lái)（與電子技術(shù)結(jié)合）控制物質(zhì)蒸發(fā)或?yàn)R射的速率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于淀積過程的自動(dòng)控制。薄膜厚度的測(cè)量薄膜厚度的測(cè)量四、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d) 濾光膜濾光膜e) 偏振膜

16、偏振膜f) 保護(hù)膜保護(hù)膜g) 電熱膜電熱膜主要工藝因素主要工藝因素（1）基板處理：包括拋光、清潔、離子轟擊）基板處理：包括拋光、清潔、離子轟擊（2）制備參數(shù)：包括基板溫度、蒸發(fā)速率、真空度）制備參數(shù)：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(xué)性質(zhì)：包括折射率、各項(xiàng)異性、吸收、散射、光學(xué)）光學(xué)性質(zhì)：包括折射率、各項(xiàng)異性、吸收、散射、光學(xué) 穩(wěn)定性等穩(wěn)定性等（2）機(jī)械性質(zhì)：包括硬度、附著力、應(yīng)力）機(jī)械性質(zhì)：包括硬度、附著力、應(yīng)力（3）抗激光損傷。）抗激光損傷。鍍膜工藝鍍膜工藝1、金屬薄膜、金屬薄膜 金屬薄膜具有反射

17、率高，截止帶寬、中性好，偏振效應(yīng)小的金屬薄膜具有反射率高，截止帶寬、中性好，偏振效應(yīng)小的特點(diǎn)。特點(diǎn)。（1）鋁）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，在大約）具有很高反射率的材料，在大約波長(zhǎng)波長(zhǎng)0.85um處反射率出現(xiàn)一極小值，其反射率為處反射率出現(xiàn)一極小值，其反射率為86。鋁膜對(duì)基板的附著。鋁膜對(duì)基板的附著力比較強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性也比較好，廣泛用作反射膜。力比較強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性也比較好，廣泛用作反射膜。（2）銀）銀 Ag 適用于可見區(qū)和紅外區(qū)波段，具有很高的反射率。適用于可見區(qū)和紅外區(qū)波段，具有很高的反射率。 可見區(qū)的反射率

18、可以達(dá)到可見區(qū)的反射率可以達(dá)到95，紅外區(qū)反射率，紅外區(qū)反射率99，紫外區(qū)反射，紫外區(qū)反射率很低。率很低。（3）金）金 Au 在紅外波段內(nèi)具有幾乎和銀差不多的反射率，用作紅外反射鏡，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，金膜新蒸發(fā)時(shí)，薄層較軟，大約一周后，金膜硬度趨于穩(wěn)定，膜層金膜新蒸發(fā)時(shí)，薄層較軟，大約一周后，金膜硬度趨于穩(wěn)定，膜層牢固度也趨于穩(wěn)定。牢固度也趨于穩(wěn)定。（4）鉻）鉻 Cr Cr膜在可見區(qū)具有很好的中性，膜層非常牢固，常用作中性衰膜在可見區(qū)具有很好的中性，膜層非常牢固，常用作中性衰減膜。減膜。2、介質(zhì)薄膜、介質(zhì)薄膜 對(duì)材料的基本要求：透明度、折射率、機(jī)械牢固度和

19、化學(xué)穩(wěn)對(duì)材料的基本要求：透明度、折射率、機(jī)械牢固度和化學(xué)穩(wěn)定性以及抗高能輻射。定性以及抗高能輻射。（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(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶引起的；價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶引起的；透明區(qū)透明區(qū)II：光子能量不足：光子能量不足促使價(jià)電子激發(fā)，除了少促使價(jià)電子激發(fā)，除了少量雜質(zhì)吸收和半導(dǎo)體中自量雜質(zhì)吸收和半導(dǎo)體中自由載流子吸收外，沒有其由載流子吸收外，沒有其他吸收機(jī)理。他吸收機(jī)理。長(zhǎng)波吸收區(qū)長(zhǎng)波吸收區(qū)III：主要是晶：主要是晶格振動(dòng)吸收，在半導(dǎo)體還格振動(dòng)吸收，在半導(dǎo)體還有自由載流子吸收。有自由載流子吸收。介質(zhì)薄膜透過率的光譜特

20、性介質(zhì)薄膜透過率的光譜特性 在大多數(shù)應(yīng)用中，需要根據(jù)波長(zhǎng)范圍選擇在大多數(shù)應(yīng)用中，需要根據(jù)波長(zhǎng)范圍選擇具有適當(dāng)?shù)耐该鲄^(qū)域的薄膜材料，這一點(diǎn)大大具有適當(dāng)?shù)耐该鲄^(qū)域的薄膜材料，這一點(diǎn)大大限制了薄膜材料選擇的余地，特別是對(duì)紅外區(qū)限制了薄膜材料選擇的余地，特別是對(duì)紅外區(qū)域和紫外區(qū)域應(yīng)用的薄膜。域和紫外區(qū)域應(yīng)用的薄膜。（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：材料的折射率是由它的價(jià)電子在電場(chǎng)作用下的性質(zhì)決定。材材料種類：材料的折射率是由它的價(jià)電子在電場(chǎng)作用下的性質(zhì)決定。材料外層價(jià)電子很容易極化，其折射率一定很高；對(duì)化合物，電子鍵結(jié)合的化料外層價(jià)電子很容易極化，其折射率一

21、定很高；對(duì)化合物，電子鍵結(jié)合的化合物要比離子鍵的折射率高。折射率大致次序遞增：鹵化物、氧化物、硫化合物要比離子鍵的折射率高。折射率大致次序遞增：鹵化物、氧化物、硫化物和半導(dǎo)體材料。物和半導(dǎo)體材料。 波長(zhǎng)：折射率隨波長(zhǎng)變化為色散。正常色散為隨波長(zhǎng)增加而減小。正常色波長(zhǎng)：折射率隨波長(zhǎng)變化為色散。正常色散為隨波長(zhǎng)增加而減小。正常色散位于透明區(qū)，反常色散位于吸收區(qū)。散位于透明區(qū)，反常色散位于吸收區(qū)。（3）機(jī)械牢固度和化學(xué)穩(wěn)定性）機(jī)械牢固度和化學(xué)穩(wěn)定性 對(duì)膜料的要求：對(duì)膜料的要求： 膜料本身具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)性能；膜料本身具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)性能； 薄膜與基板，薄膜與薄膜之間要有良好的附著力；

22、薄膜與基板，薄膜與薄膜之間要有良好的附著力； 薄膜應(yīng)力要盡可能小，而且其性質(zhì)要相反，以降低多層膜的積累應(yīng)力。薄膜應(yīng)力要盡可能小，而且其性質(zhì)要相反，以降低多層膜的積累應(yīng)力。（4）抗高能輻射）抗高能輻射 考慮：激光波長(zhǎng)、激光脈沖寬度、重復(fù)頻率；考慮：激光波長(zhǎng)、激光脈沖寬度、重復(fù)頻率； 薄膜材料本身的特性，除了吸收外，還與薄膜結(jié)構(gòu)、機(jī)械強(qiáng)度、附著力、薄膜材料本身的特性，除了吸收外，還與薄膜結(jié)構(gòu)、機(jī)械強(qiáng)度、附著力、應(yīng)力、熱穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)等。應(yīng)力、熱穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)等。(1) 氟化物氟化物 常用的氟化物多為低折射率材料，如冰晶石常用的氟化物多為低折射率材料，如冰晶石(Na3A1F6)、

23、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(diǎn)：折射率低，應(yīng)力小；易于吸潮，易損傷。特點(diǎn)：折射率低，應(yīng)力?。灰子谖?，易損傷。主要用于和主要用于和ZnS組合制成膠合保護(hù)的干涉濾光片。組合制成膠合保護(hù)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。，快蒸發(fā)的膜層折射率較高。介質(zhì)薄膜材料氟化鎂（氟化鎂（MgF2） 在在=550nm的折射率約為的折射率約為1.38，透明

24、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，特別是當(dāng)基板溫度是所有低折射率的鹵化物中最牢固的，特別是當(dāng)基板溫度250左右左右時(shí)，非常堅(jiān)硬耐久，在減反膜中廣泛應(yīng)用，膜層折射率接近體材料，時(shí)，非常堅(jiān)硬耐久，在減反膜中廣泛應(yīng)用，膜層折射率接近體材料，聚集密度接近于聚集密度接近于1。 MgF2膜具有很高的張應(yīng)力。膜具有很高的張應(yīng)力。MgF2蒸發(fā)時(shí)易于噴濺：蒸發(fā)表面形成了一層熔點(diǎn)比蒸發(fā)時(shí)易于噴濺：蒸發(fā)表面形成了一層熔點(diǎn)比MgF2更高的更高的MgO，材料蒸發(fā)次數(shù)越多，這種現(xiàn)象越嚴(yán)重；材料本身晶粒太細(xì)，除，材料蒸發(fā)次數(shù)越多，這種現(xiàn)象越嚴(yán)重；材料本身晶粒太細(xì)，除氣預(yù)熔的氣體來(lái)不及釋放，所

25、以選用一定晶態(tài)結(jié)構(gòu)的塊狀材料。氣預(yù)熔的氣體來(lái)不及釋放，所以選用一定晶態(tài)結(jié)構(gòu)的塊狀材料。(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，在紅外區(qū)，與高折射率的半導(dǎo)體材料組合。在射率的氟化物組合，在紅外區(qū)，與高折射率的半導(dǎo)體材料組合。在可見區(qū)的折射率為可見區(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(huì)分解成為硫和鋅，在襯底表面重新反應(yīng)硫化鋅在沉積過程中會(huì)分解成為硫和

26、鋅，在襯底表面重新反應(yīng)生成硫化鋅。這一特點(diǎn)造成硫化鋅有較高的聚集密度，但是在高襯生成硫化鋅。這一特點(diǎn)造成硫化鋅有較高的聚集密度，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(huì)形成底溫度下沉積速度下降。在潮濕環(huán)境下沉積硫化鋅會(huì)形成H2S并分并分解出鋅造成膜料表面發(fā)黑，沉積速度也會(huì)因此變得不穩(wěn)定。室溫沉解出鋅造成膜料表面發(fā)黑，沉積速度也會(huì)因此變得不穩(wěn)定。室溫沉積的硫化鋅解膜牢固度低，但是利用離子束輔助蒸發(fā)技術(shù)獲得的硫積的硫化鋅解膜牢固度低，但是利用離子束輔助蒸發(fā)技術(shù)獲得的硫化鋅牢固度大大加強(qiáng)?；\牢固度大大加強(qiáng)。(3) 氧化物氧化物 實(shí)用的氧化物材料種類繁多。這里介紹常用的氧化鈦、氧化鋯

27、和氧實(shí)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?；琛６趸伓趸乀iO2 折射率高，牢固穩(wěn)定，在可見和近紅外呈透明。折射率高，牢固穩(wěn)定，在可見和近紅外呈透明。TiO2材料在真空中加材料在真空中加熱蒸發(fā)時(shí)因分解而失氧，形成高吸收的亞氧化鈦，故常采用反應(yīng)蒸發(fā)技術(shù)。熱蒸發(fā)時(shí)因分解而失氧，形成高吸收的亞氧化鈦，故常采用反應(yīng)蒸發(fā)技術(shù)。 初始膜料初始膜料TiO、Ti2O3隨著蒸發(fā)量增加，氧含量增加，折射率降低；隨著蒸發(fā)量增加，氧含量增加，折射率降低；TiO2則含氧量減少，折射率升高，唯有則含氧量減少，折射率升高，唯有Ti3O5氧含量不變，能夠得到穩(wěn)定氧含量不變，能夠得到穩(wěn)定的折射

28、率。的折射率。二氧化鋯二氧化鋯ZrO2： 具有較高的折射率，易于得到低吸收的薄膜，膜層十分牢固穩(wěn)具有較高的折射率，易于得到低吸收的薄膜，膜層十分牢固穩(wěn)定。短波定。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。，可作為紫外材料。 具有明顯的負(fù)折射率不均勻性，采用具有明顯的負(fù)折射率不均勻性，采用ZrO2中摻入某種金屬或氧中摻入某種金屬或氧化物（化物（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(yīng)力，使具有很大的張應(yīng)力，使ZrO2-SiO2多層膜處于高應(yīng)力狀態(tài)。多層膜處于高應(yīng)力狀態(tài)。二氧化硅二氧化硅SiO2： 唯一的分解小的低折射

29、率氧化物，其折射率為唯一的分解小的低折射率氧化物，其折射率為1.46，透明區(qū)從真空，透明區(qū)從真空紫外到中波紅外（紫外到中波紅外（0.188um）。吸收很小，膜層牢固，耐磨耐腐蝕。）。吸收很小，膜層牢固，耐磨耐腐蝕。 結(jié)構(gòu)精細(xì)，呈網(wǎng)狀玻璃態(tài)，散射吸收小，保護(hù)能力強(qiáng)。結(jié)構(gòu)精細(xì)，呈網(wǎng)狀玻璃態(tài)，散射吸收小，保護(hù)能力強(qiáng)。 SiO2在高溫蒸發(fā)時(shí)，也會(huì)分解生成低價(jià)氧化物在高溫蒸發(fā)時(shí)，也會(huì)分解生成低價(jià)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. 紅外波段紅外波段0.765

30、0um0.7650um，能夠使用的材料很有限。，能夠使用的材料很有限。 介質(zhì)材料的禁帶寬度很大，大部分僅在可見光和近紅外區(qū)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)透明，在中紅外波段就出現(xiàn)長(zhǎng)波晶格振動(dòng)吸收帶；金屬鹵化透明，在中紅外波段就出現(xiàn)長(zhǎng)波晶格振動(dòng)吸收帶；金屬鹵化物的晶格振動(dòng)吸收帶相應(yīng)的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，但普遍易吸潮。物的晶格振動(dòng)吸收帶相應(yīng)的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，但普遍易吸潮。 半導(dǎo)體材料或其化合物禁帶寬度窄，短波吸收限較長(zhǎng)，折半導(dǎo)體材料或其化合物禁帶寬度窄，短波吸收限較長(zhǎng)，折射率高。限制他們?cè)陂L(zhǎng)波使用的是雜質(zhì)吸收和自由載流子吸射率高。限制他們?cè)陂L(zhǎng)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

31、收和波長(zhǎng)平方成正比。要求半導(dǎo)體收，特別是自由載流子吸收和波長(zhǎng)平方成正比。要求半導(dǎo)體材料具有盡可能高的純度和低的自由載流子濃度。材料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 在在400200nm的近紫外區(qū)，高折射率如：的近紫外區(qū)，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，只有少量的低折射率材料，沒有高的真空紫外，只有少量的低折射率材料，沒有高折射率材料。常采用折射率材料。常采用Al-Mg

32、F2（或（或LiF3）制備）制備100200nm紫外反紫外反射鏡。射鏡。4、紫外薄膜材料、紫外薄膜材料五、操作流程五、操作流程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(jìn)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(gè)菜單:真空系統(tǒng)、鍍膜系統(tǒng)、系統(tǒng)設(shè)置、報(bào)警信息。需要操作或設(shè)置那個(gè)界面可直接點(diǎn)擊即可進(jìn)入。具有層次分明操作方便的特點(diǎn)。 1 1、開機(jī)、開機(jī)總電源機(jī)械泵擴(kuò)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：2 2、抽真空、抽真空開機(jī)械泵開預(yù)閥開擴(kuò)散泵觸摸屏：觸摸屏：（給擴(kuò)散泵加熱，約40分鐘，加熱至設(shè)定溫度后 ）關(guān)預(yù)閥開低閥 （開始抽低真空 ）（觸摸屏上低真空信號(hào)指示燈變成綠色 ，表示抽低真空完成）關(guān)低閥開預(yù)閥（開始抽高真空 ）開高閥（真空