光學(xué)薄膜制備緒論課

光學(xué)薄膜制備H.A.Macleod（麥克勞德），Thin-FilmOpticalFilters,Bristol&Philadelphia,2001.《光學(xué)薄膜技術(shù)》，作者：盧進(jìn)軍、劉衛(wèi)國(guó)，西北工業(yè)大學(xué)出版社?！冬F(xiàn)代光學(xué)薄膜技術(shù)》，作者：唐晉發(fā)、顧培夫，浙江大學(xué)出版社主要參考教材：生活中的光學(xué)薄膜光學(xué)薄膜的類型與符號(hào)減反射鏡減少光學(xué)元器件表面的反射光，提高透射光減反膜的作用增加光學(xué)系統(tǒng)透過率減少雜散光提高象質(zhì)減反膜的應(yīng)用日常生活中運(yùn)用最為廣泛如眼鏡顯示器屏幕等等高反射鏡金屬膜反射鏡金屬有高的反射率，吸收值大常用銀金鋁反光鏡，梳妝鏡介電質(zhì)膜高反射鏡吸收值小，有極高的反射率高功率雷射鏡高銳度反射鏡只取反射光，盡量減少透射光金屬反射膜多層介質(zhì)反射膜透射率雙色分光鏡原理圖偏振分光鏡原理圖SP中性分光鏡中性分光鏡雙色分光鏡

偏振光分光鏡分光鏡25S分量P分量偏振分光鏡:1.65/(HL)5H/1.650=500nm,=45o在某波段不透光而相鄰的另一波段有很高的透射率的一種光學(xué)器件截止濾光片長(zhǎng)波通濾光片短波通濾光片實(shí)際應(yīng)用：冷光鏡、彩色分光膜等帶通濾光片指某波段域內(nèi)透射率很高而其兩旁透射率甚低的濾光片典型結(jié)構(gòu)：Fabry-Perot型濾光片Transmittance%實(shí)際應(yīng)用：光纖通訊行業(yè)，數(shù)碼，投影儀等光學(xué)薄膜在投影機(jī)上的各種應(yīng)用減反膜，偏振分光膜高射反膜減反膜，分色膜，截止帶通濾光膜制鍍技術(shù)氣態(tài)成膜法化學(xué)氣相沉積（CVD）物理氣相沉積（PVD）液態(tài)成膜法化學(xué)或電化學(xué)作用光學(xué)薄膜制作熱蒸發(fā)蒸鍍法熱電阻加熱、電子槍蒸鍍、雷射蒸鍍、弧光放電等電漿濺鍍法平面二極濺鍍、射頻濺鍍、磁控濺鍍等離子束濺鍍法蒸鍍和濺鍍的結(jié)合，有離子束濺鍍、離子束助鍍等物理氣相沉積（PVD）熱電阻加熱特點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、操作方便；電阻片加熱溫度有限，高熔點(diǎn)的

氧化物大多無法蒸鍍蒸發(fā)速率低；合金或化合物加熱會(huì)導(dǎo)致分解。膜質(zhì)不硬，密度不高蒸發(fā)源材料：鎢（W,TM=3380℃）鉬（Mo,TM=2980℃）鉭（Ta,TM=2630℃）等電子槍蒸鍍法特點(diǎn)：

比起熱電阻污染少，膜品質(zhì)較高；蒸發(fā)范圍廣，可蒸鍍?nèi)埸c(diǎn)較高之氧化膜熱效率高、熱傳導(dǎo)和熱輻射損失小可以鍍多層膜鍍膜過程中使用不同材料需要不時(shí)調(diào)換磁控濺鍍特點(diǎn)：

利用磁場(chǎng)作用，提高濺鍍速率提高薄膜的品質(zhì)磁場(chǎng)會(huì)把電子偏離基板，故可以在一些較不耐溫的基板上鍍膜可以做成連續(xù)的濺鍍系統(tǒng)，連續(xù)工作離子束濺鍍特點(diǎn)：

制作的薄膜密度高，散射小膜折射率穩(wěn)定均勻，膜厚精準(zhǔn)可以配合其他制鍍方法，提高制鍍速率增加了控制的自由度離子束助鍍特點(diǎn)：配以蒸鍍或?yàn)R鍍系統(tǒng)，提高鍍膜速率成膜純度高，膜變得更縝密光譜特性穩(wěn)定提高了膜層折射率的均勻性鍍膜厚度監(jiān)控的方法目視法通過人眼識(shí)別石英晶體監(jiān)控法通過石英晶體振蕩器檢測(cè)光學(xué)監(jiān)控法通過整套光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)處理分析石英晶體監(jiān)控法特點(diǎn)：石英晶體振蕩的頻率與晶體上薄膜的質(zhì)量成反比是一種薄膜質(zhì)量測(cè)量方法，它也被稱為質(zhì)量微天平厚度顯示不穩(wěn)定，做精密光學(xué)薄膜數(shù)據(jù)只作參考，只作為鍍膜速率的控制光學(xué)膜厚監(jiān)控系統(tǒng)光學(xué)參數(shù)測(cè)量由分光光度計(jì)量出薄膜的透射率及反射率進(jìn)而推算出n、k、d光度法：量測(cè)光穿透或反射自薄膜后的變化求得n\k\d橢圓偏振法：以偏振光經(jīng)薄膜反射后量測(cè)其光振幅及相位變化求得利用商品化的分光光度計(jì)和光譜分析儀量出穿透率和反射率等光學(xué)特性測(cè)量雙光路分光光度計(jì)非光學(xué)特性測(cè)量附著力測(cè)試?yán)灭ば暂^強(qiáng)的膠帶一端貼于薄膜上另一端撕拉。應(yīng)力測(cè)試?yán)脩冶鄯ㄗ鲝澢鷾y(cè)試?yán)酶缮鎯x相位移法測(cè)量組成成分測(cè)量利用紅外光譜儀觀察其分子振蕩吸收光譜結(jié)構(gòu)測(cè)量利用穿透式電子顯微鏡觀測(cè)縱剖面用掃描式電子顯微鏡做隔電隔磁屏障以提高解析度直接掃描膜層縱剖面基板工藝基片的種類：玻璃(冕牌玻璃，火石玻璃)晶體塑料陶瓷金屬

基片的清洗：洗滌劑、化學(xué)藥品、超聲波清洗、離子轟擊、手工擦拭、紫外線和臭氧等光學(xué)薄膜材料常用光學(xué)薄膜的材料從化學(xué)組成上可分為：氧化物、氟化物和金屬合金氧化物材料：具有熔點(diǎn)高，比重大，高折射率和高機(jī)械度，膜質(zhì)硬的特點(diǎn)，如二氧化鈦，氧化硅等氟化物材料：具有熔點(diǎn)低，小比重，低折射率和較差機(jī)械度，膜軟，怕水的特點(diǎn)。如氟化鎂，冰晶石等金屬合金：一般金屬具有較強(qiáng)的反光性和吸光性，因此金屬（或合金）材料一般作為反光薄膜材料或光調(diào)節(jié)材料。光學(xué)薄膜應(yīng)用實(shí)例：眼鏡鏡片：·鏡片材料主要是氧化物如二氧化硅，氧化鎂，氧化鋅，氧化鋁，氧化鈉，氧化鉀等等?！V光學(xué)白片添加少量的氧化鈦或氧化鈰等吸收紫外線，最普遍防紫外線優(yōu)質(zhì)白色鏡片·光學(xué)玻璃成分中添加鹵化銀等化合物使鏡片在紫外線照射下分解成銀河鹵素原子，顏色由淺變深?！び猩ＡхR片主要是鍍了不同的氧化物產(chǎn)生顏色起到一定的作用，如添加氧化錳，氧化鐵，氧化鎳等著茶色作太陽(yáng)鏡防眩光。太陽(yáng)能電池·裸硅表面的反射率在30%以上·將電池表面腐蝕成絨面或者多孔狀(增加光與半導(dǎo)體表面作用的次數(shù),同時(shí)會(huì)使電池溫度升高)·鍍上減反射膜(SiO2/SnO2/TiO2/SiNx/SiCx等)ITO鍍膜·氧化銦錫（即IndiumTinOxide,簡(jiǎn)稱ITO）材料是一種n型半導(dǎo)體材料，在In2O3摻入SnO2.·具有高的導(dǎo)電率、高的可見光透過率、高的機(jī)械硬