光學(xué)材料培訓(xùn)教程-課件

目錄第1章：光學(xué)基板材料

1.1光學(xué)材料的歷史

1.2光學(xué)常數(shù)

1.3玻璃材料

1.4晶體材料

1.5樹脂材料第2章：鍍膜材料

2.1鍍膜材料一般特性

2.2蒸發(fā)鍍膜材料

2.2.1非氧化物材料

2.2.2氧化物材料

2.2.3金屬材料

2.3濺射用靶材目錄1第1章：光學(xué)基板材料內(nèi)容提要：本章主要介紹一般常用光學(xué)材料的特性，以及如何看懂光學(xué)材料的各項(xiàng)參數(shù)。1.1光學(xué)材料的歷史從人類發(fā)明玻璃的那刻起，就在為了利用進(jìn)行了各種不同的嘗試。人類先后發(fā)明了各種顏色玻璃和光學(xué)玻璃。特別是光學(xué)玻璃的發(fā)展對(duì)整個(gè)光學(xué)行業(yè)起了決定性德左右。在本世紀(jì)光學(xué)樹脂的使用使光學(xué)零件的整體加工成本大大的降低。為了應(yīng)用在一些的特殊情況下人們從自然界的一些晶體需要答案，隨之促進(jìn)人工合成晶體的發(fā)展。

1.2光學(xué)常數(shù)1）折射率n光是具有一定波長的電磁波，光的折射可理解為光在介質(zhì)中傳播速度的降低而產(chǎn)生的（以真空中的光速為基礎(chǔ)），當(dāng)光從真空進(jìn)入較致密的材料時(shí)，其速度是降低的。定義為：光在真空和材料中的速度之比即為材料的折射率：

n=v真空/v材料=c/v材料折射率的大小與入射光波長有關(guān)。材料的折射率n隨入射光波長的降低而減小，所以，談材料的折射率時(shí)必須指出所用的光的波長。一般常用nD來比較不同材料的折射率。第1章：光學(xué)基板材料2精品資料精品資料3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥說早早早……”光學(xué)材料培訓(xùn)教程--課件4nD是指用鈉光譜中的D線（λD=589.3nm，黃色）為光源測(cè)出的折射率。公司常見材料折射率（@550nm）BK71.52CG1.52SiO21.48Ti3O52.2FG-1/H41.9藍(lán)寶石1.79Si3N42.002）消光系數(shù)/吸收率K光通過介質(zhì)后介質(zhì)對(duì)光線能量的吸收，材料對(duì)光的吸收是基于原子中電子（主要是價(jià)電子）接受光能后，由代能級(jí)（E1）向高能級(jí)（E2）躍遷（即從基態(tài)向激發(fā)態(tài)）。當(dāng)兩個(gè)能級(jí)的能量差（E2-E1=hν=Eg，h為普照朗克常數(shù)，v為頻率）等于可見光的能量時(shí)，相應(yīng)的波長的光就被吸收，從而呈現(xiàn)顏色。Eg越小，吸收的光的波長愈長，呈現(xiàn)的顏色愈深（顯示的顏色為低波長段的顏色）；反之，能級(jí)差Eg愈大，吸收光的波長愈短，則呈現(xiàn)的顏色愈淺。一般情況下金屬的K值比較大，氧化物的K值較小。短波的K值大于長波的K值。nD是指用鈉光譜中的D線（λD=589.3nm，黃色）為光源53）復(fù)合折射率我們把N=n-ik稱為復(fù)合折射率，這個(gè)表示實(shí)際的折射率。在應(yīng)用中由于介質(zhì)材料的K非常小一般在10-3以下，所以在計(jì)算時(shí)候值考慮n值，認(rèn)為該材料沒有吸收;但是對(duì)于金屬物質(zhì)來說K系數(shù)比較大，一般情況下認(rèn)為光能無法通過金屬。4）反射率和透射率當(dāng)光線由介質(zhì)1入射到介質(zhì)2時(shí)，光在介質(zhì)面上分成了反射光和折射光。這種反射和折射，可以連續(xù)發(fā)生。例如當(dāng)光線從空氣進(jìn)入介質(zhì)時(shí)，一部分反射出來了，另一部分折射進(jìn)入介質(zhì)。當(dāng)遇到另一界面時(shí)，又有一部分發(fā)生反射，另一部分折射進(jìn)入空氣。

由于反射，使得透過部分的強(qiáng)度減弱。因此對(duì)于透明材料，希望光能夠盡可能多地透過。需要知道光強(qiáng)度的這種反射損失，使光盡可能多地透過。光波投射到材料表面的反射率取決于材料的折射率。

R=（N0-N1）2/（N0+N1）2(單面反射率)T=4N0Re（N1）/（N0+N1）21=2R+T+吸收所以我們公司目前常用CG的透射率在90%，藍(lán)寶石在80%。3）復(fù)合折射率61.3玻璃材料玻璃由熔融物冷卻、固化而得的非晶態(tài)固體。玻璃具有一系列非?？少F的特性：透明、堅(jiān)硬、良好的化學(xué)穩(wěn)定性；可通過化學(xué)組成的調(diào)整，大幅度調(diào)節(jié)玻璃的物理和化學(xué)性能。1.3.1光學(xué)玻璃在普通的硼硅酸鹽玻璃原料中加入少量對(duì)光敏感的物質(zhì)，如AgCl、AgBr等，再加入極少量的敏化劑，如CuO等，使玻璃對(duì)光線變得更加敏感。光學(xué)玻璃必須有高度精確的折射率、阿貝數(shù)和高透明度、高均勻度。光學(xué)玻璃是用高純度硅、硼、鈉、鉀、鋅、鉛、鎂、鈣、鋇等的氧化物按特定配方混合，在白金坩堝中高溫融化，用超聲波攪拌均勻，去氣泡；然后經(jīng)長時(shí)間緩慢地降溫，以免玻璃塊產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。冷卻后的玻璃塊，必須經(jīng)過光學(xué)儀器測(cè)量，檢驗(yàn)純度、透明度、均勻度、折射率和色散率是否合規(guī)格。

1.3.2石英玻璃石英玻璃以其優(yōu)良的理化性能，被大量廣泛用于半導(dǎo)體技術(shù)，新型電光源，彩電熒光粉生產(chǎn)，化工過程，超高電壓收塵、遠(yuǎn)紅外輻射加熱設(shè)備、航空航天技術(shù)、某些武器及光學(xué)儀器的光學(xué)系統(tǒng)、原子能技術(shù)、浮法玻璃及元堿玻璃窖的耐火材料，特種玻璃用坩堝，儀器玻璃成型部料碗，紫外線殺菌燈，各種有色金屬的生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域。石英玻璃SiO2含量大于99.5％，熱膨脹系數(shù)低，耐高溫，化學(xué)穩(wěn)定性好，透紫外光和紅外光，熔制溫度高、粘度大，成型較難。多用于半導(dǎo)體、電光源、光導(dǎo)通信、激光等技術(shù)和光學(xué)儀器中。1.3玻璃材料7石英玻璃在整個(gè)波長有特別好的透光性，在紅外區(qū)（特殊的紅外玻璃除外），光譜透射范圍比普通玻璃大。在可見光區(qū)透過率達(dá)93％。在紫外光譜區(qū)，特別是在短波，紫外光譜區(qū)透過率比其他玻璃好的多。石英玻璃他的光學(xué)性能在很大程度上取決于它的化學(xué)性能。哪怕是0.001％的雜質(zhì)就明顯地影響產(chǎn)品質(zhì)量。1.3.3鋼化玻璃鋼化玻璃它是玻璃經(jīng)過再加工處理而成一種預(yù)應(yīng)力玻璃，具有較強(qiáng)的強(qiáng)度和抗拉度，不容易破碎。隨著玻璃的繼續(xù)冷卻，表層已經(jīng)硬化停止收縮，而內(nèi)層仍在降溫收縮，直至到達(dá)室溫。這樣表層因受內(nèi)層的壓縮形成壓應(yīng)力，內(nèi)層則形成張應(yīng)力，并被永久的保留在鋼化玻璃中。由于玻璃是抗壓強(qiáng)而抗拉弱的脆性材料，當(dāng)超過抗張強(qiáng)度時(shí)玻璃即行破碎，所以內(nèi)應(yīng)力的大小及其分布形式是影響玻璃強(qiáng)度及炸裂的主要原因。另一種情況是玻璃在可塑狀態(tài)下冷卻時(shí)，不論是加熱不均，還是冷卻不均，只要在同一塊玻璃上有溫差，就會(huì)有不同的收縮量。在降至室溫時(shí)，溫度越高的地方降溫越多，收縮量越大，玻璃也就越短。相反溫度越低的地方降溫少，收縮量也小，玻璃也就長。一塊玻璃如各處長短不一則勢(shì)必發(fā)生板面翹曲。這樣我們就不難理解玻璃為什么會(huì)變形以及怎樣防止變形。鋼化玻璃強(qiáng)度高，其抗壓強(qiáng)度可達(dá)125MPa以上，比普通玻璃大4～5倍；抗沖擊強(qiáng)度也很高，用鋼球法測(cè)定時(shí)，1kg的鋼球從1m高度落下，玻璃可保持完好。石英玻璃在整個(gè)波長有特別好的透光性，在紅外區(qū)（81.3.4浮法玻璃浮法玻璃是用海沙、石英砂巖粉、純堿、白云石等原料，按一定比例配制，經(jīng)熔窯高溫熔融，玻璃液從池窯連續(xù)流至并浮在金屬液面上，攤成厚度均勻平整、經(jīng)火拋光的玻璃帶，冷卻硬化后脫離金屬液，再經(jīng)退火切割而成的透明五色平板玻璃。玻璃表面特別平整光滑、厚度非常均勻，光學(xué)畸變很小的特點(diǎn).浮法生產(chǎn)的成型過程是在通入保護(hù)氣體（N2及H2）的錫槽中完成的。熔融玻璃從池窯中連續(xù)流入并漂浮在相對(duì)密度大的錫液表面上，在重力和表面張力的作用下，玻璃液在錫液面上鋪開、攤平、形成上下表面平整、硬化、冷卻后被引上過渡輥臺(tái)。輥臺(tái)的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，把玻璃帶拉出錫槽進(jìn)入退火窯，經(jīng)退火、切裁，就得到平板玻璃產(chǎn)品。浮法與其他成型方法比較，其優(yōu)點(diǎn)是：適合于高效率制造優(yōu)質(zhì)平板玻璃，如沒有波筋、厚度均勻、上下表面平整、互相平行；生產(chǎn)線的規(guī)模不受成形方法的限制，單位產(chǎn)品的能耗低；成品利用率高；易于科學(xué)化管理和實(shí)現(xiàn)全現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，勞動(dòng)生產(chǎn)率高；連續(xù)作業(yè)周期可長達(dá)幾年，有利于穩(wěn)定地生產(chǎn)；可為在線生產(chǎn)一些新品種提供適合條件，如電浮法反射玻璃、退火時(shí)噴涂膜玻璃、冷端表面處理等。

1.3.4浮法玻璃91.3.4超白玻璃超白玻璃是一種超透明低鐵玻璃，也稱低鐵玻璃、高透明玻璃。它是一種高品質(zhì)、多功能的新型高檔玻璃品種，透光率可達(dá)91.5％以上，具有晶瑩剔透、高檔典雅的特性，有玻璃家族“水晶王子”之稱。超白玻璃同時(shí)具備優(yōu)質(zhì)浮法玻璃所具有的一切可加工性能，具有優(yōu)越的物理、機(jī)械及光學(xué)性能，可像其它優(yōu)質(zhì)浮法玻璃一樣進(jìn)行各種深加工。無與倫比的優(yōu)越質(zhì)量和產(chǎn)品性能使超白玻璃擁有廣闊的應(yīng)用空間和光明的市場(chǎng)前景。1.3.4超白玻璃101.4晶體材料晶體是一種廣泛存在自然界中的一種物質(zhì)形態(tài)，隨著研究的深入人們發(fā)現(xiàn)了晶體材料的光學(xué)性能，機(jī)械性能的優(yōu)點(diǎn)。研究人員也在不斷的進(jìn)行人工晶體的研究，特別是在藍(lán)寶石上取得了重大的突破。目前藍(lán)寶石研究廣泛的使用在各行各業(yè)。本節(jié)我們重點(diǎn)介紹藍(lán)寶石晶體材料。藍(lán)寶石英文名稱為Sapphire，源于拉丁文Spphins，意思是藍(lán)色；屬于剛玉族礦物，三方晶系。寶石界將紅寶石之外的各色寶石級(jí)剛玉都稱為藍(lán)寶石。

藍(lán)寶石的組成為氧化鋁(Al2O3)，是由三個(gè)氧原子和兩個(gè)鋁原子以共價(jià)鍵型式結(jié)合而成，其晶體結(jié)構(gòu)為六方晶格結(jié)構(gòu)，就顏色而言，單純的氧化鋁結(jié)晶是呈現(xiàn)透明無色的，因不同顏色元素離子滲透與生長中的藍(lán)寶石，因而使藍(lán)寶石顯現(xiàn)出不同的顏色。在自然界中藍(lán)寶石晶體內(nèi)含有鈦離子（Ti3+）與鐵離子（Fe3+）時(shí)，會(huì)使晶體呈現(xiàn)而成為藍(lán)色藍(lán)寶石（BlueSapphire）。當(dāng)晶體內(nèi)含有鉻離子(Cr3+)時(shí)，會(huì)使晶體呈現(xiàn)紅色，而成為紅寶石(Ruby)。又當(dāng)晶體內(nèi)含有鎳離子(Ni3+)時(shí)，會(huì)使晶體呈現(xiàn)黃色，而成為黃色藍(lán)寶石。藍(lán)寶石晶體在晶體的對(duì)稱分類中屬于中級(jí)晶族，三方晶系。1.4晶體材料11藍(lán)寶石單晶是一種簡單配位型氧化物晶體，呈各向異性，屬六方晶系，晶格參數(shù)a=b=0.4758nm，c=1.2991nm，α=β=90°，γ=120°。藍(lán)寶石單晶的透光范圍為0.14-6.0μm，覆蓋真空紫外、可見、近紅外到中紅外波段，且在3-5μm波段具有很高的光學(xué)透過率；具有高硬度(僅次于金剛石)、高強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率、高抗熱沖擊品質(zhì)因子的力學(xué)及熱學(xué)性能；具有耐雨水、沙塵、鹽霧等腐蝕的穩(wěn)定化學(xué)性能；具有高表面平滑度、高電阻率及高介電性能。這些優(yōu)良的光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)及電學(xué)性能決定了它在軍事及民用領(lǐng)域中的重要地位和作用。陶瓷材料由于有較強(qiáng)的機(jī)械性能機(jī)械強(qiáng)度和硬度都很高，能耐受很高的溫度，即使在一千度的高溫下也不會(huì)軟化、變形、析晶。電絕緣性能、化學(xué)穩(wěn)定性都很高。這些性質(zhì)決定了它的用途會(huì)隨著未來的大量使用，目前開始使用在光學(xué)產(chǎn)品上，由于我們接觸比較少，相關(guān)資料少，沒有單獨(dú)進(jìn)行介紹。藍(lán)寶石單晶是一種簡單配位型氧化物晶體，呈各向異性，屬六方晶系121.4樹脂材料以合成樹脂為主要成分，加入適量的添加劑組成的材料。由于樹脂材料可以利用噴射成型法進(jìn)行大量生產(chǎn)。雖說目前它在光學(xué)和機(jī)械性能上還無法達(dá)到光學(xué)玻璃的性能，但是對(duì)于一些要求不要的光學(xué)零件已經(jīng)得到了廣泛的使用，可以有效決定產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和重量。對(duì)整體的光學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了積極的作用。下面我們將主要介紹目前比較常用的一些光學(xué)樹脂。1.4.1ＰＭＭＡ基甲基丙烯酸酯樹脂，與光學(xué)玻璃相比較，也具有同等以上的極好的透明性。這種材料分散小，硬度高，對(duì)于因紫外線暴露所引起的透明性劣化也有著超群的耐久性，另外，由于材料的非晶性好，光彈性靈敏度小，所以可以做精密成型透鏡。該材料的缺點(diǎn)是吸濕性大，環(huán)境濕度對(duì)形狀、折射率的影響大，耐熱性也不理想，這個(gè)成為影響高精度用途應(yīng)用的最大障礙。

1.4樹脂材料131.4.2PS聚苯乙烯系樹脂,有較高的折射率可以制作薄透鏡.缺點(diǎn)是成型時(shí)由于苯分子取向所引起的雙折射很大,在紫外線情況下苯環(huán)發(fā)生反應(yīng)容易使著色劣化,實(shí)用耐熱溫度低,所以精密光學(xué)領(lǐng)域一般不會(huì)采用這種材料.1.4.3PC聚碳酸脂樹脂,折射率、透明性、分散性等光學(xué)特性與ＰＳ相類似，此外還具有良好的耐熱和耐沖擊性，吸濕性也小。一般可用于ＣＤ等得光盤基板。1.4.2PS14第2章鍍膜材料內(nèi)容提要：自從鍍膜機(jī)發(fā)明出來后，鍍膜所用的材料也經(jīng)歷了從開始的蒸發(fā)簡單的金屬和鍍單一的單種材料到目前可以生產(chǎn)多種材料的可變折射率材料，也從簡單的可見光范圍的鍍膜延伸到紫外和紅外材料，以及各種特殊用途的鍍膜材料。2.1鍍膜材料一般特性由于目前鍍膜的工藝已經(jīng)非常的完善，可以從工藝上分為CVD和PVD,而且PVD又可以分為蒸發(fā)鍍膜和濺射鍍膜.由于公司目前主要是PVD,所以我們重點(diǎn)是介紹PVD鍍膜材料的一些特性.對(duì)于CVD鍍膜所要的材料不作為討論.對(duì)于鍍膜材料一般要具備以下特性：透明度高，吸收小穩(wěn)定的折射率堆積密度高散射小均勻的材質(zhì)良好的機(jī)械附著力，硬度及應(yīng)力化學(xué)性穩(wěn)定，受環(huán)境影響小輻射能的承受量高第2章鍍膜材料152.2蒸發(fā)鍍膜材料本節(jié)所說的蒸發(fā)材料是指通過電子槍和阻抗加熱所蒸發(fā)的材料.和采用濺射所加工的相同材料做區(qū)別.蒸發(fā)鍍膜技術(shù)也是薄膜技術(shù)真正從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)的標(biāo)志.下面我們分別介紹各種不同的化合物.2.2.1非氧化物非氧化物目前使用最多的主要是氟化物和硫化物,由于硫化物對(duì)環(huán)境和身體都有影響目前已經(jīng)比較少使用,重點(diǎn)介紹氟化物,而氟化物中目前使用最多的是MgF2.

氟化物的特性是折射率低,紫外光區(qū)透明度高(CeF3除外,其透明區(qū)為300nm—12000nm),膜軟,怕水(加高溫度鍍的MgF2除外)。

MgF2為最常用的氟化物,原因是它在基板加熱到250℃以上后膜質(zhì)變硬,耐擦,透光區(qū)為140nm—10000nm.折射率只有1.38,很適合做單層抗反射膜,也適合與其他材料搭配當(dāng)?shù)驼凵渎誓碜龆鄬訛V光片,鍍MgF2可用鉭舟或電子槍蒸鍍,它略熔解后即會(huì)蒸發(fā),蒸鍍時(shí)有時(shí)會(huì)噴濺,其原因是材料部分(尤其表面或靠近周邊與外物相接)變成了MgO,MgO熔點(diǎn)比MgF2高,MgF2蒸發(fā)時(shí)會(huì)把MgO噴出.防止之道是要保持干凈,高溫時(shí)不要放氧氣或空氣,材料要純MgF2,顆粒不要太小,若鍍后材料邊會(huì)有白霧要刮掉.

2.2蒸發(fā)鍍膜材料162.2.2氧化物氧化物是使用最多的鍍膜材料,氧化物除了具有較穩(wěn)定的光學(xué)和機(jī)械特性外,折射率的范圍非常的廣泛,可以作為膜系設(shè)計(jì)中的高低折射率使用.自然界中取材廣泛,容易得到高純度的物質(zhì).我們重點(diǎn)介紹公司使用到的氧化物.2.2.2.1二氧化硅SiO2是氧化物中膜性良好的最低折射率材料(約

1.45-1.47),SiO2不易分解,吸收與散射很小,在160nm到8000有良好的透明度,因此是制鍍多層膜所需最佳的低折射率薄膜.SiO2的熔點(diǎn)與蒸發(fā)點(diǎn)很接近,因此使用顆粒狀的SiO2當(dāng)起始材料,電子束必須很快地掃描膜料,否則電子束很快會(huì)將膜料打成一深洞而影響蒸鍍速率及SiO2分子蒸發(fā)的均勻分布.膜層數(shù)少的可采用選點(diǎn)方法以電子束打點(diǎn)蒸鍍,若膜層數(shù)多者則需將坩堝改大,呈環(huán)型轉(zhuǎn)動(dòng),而電子束面積也需擴(kuò)大掃描,或以塊狀代替顆粒狀SiO2.如此可免除此困擾.2.2.2氧化物172.2.2.2氧化鈦目前市場(chǎng)上常見的氧化鈦有Ti2O3,TiO2,Ti3O5.最開始人們通常使用TiO2,但是由于無法得到單純的TiO2.通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Ti3O5的性能穩(wěn)定，所以現(xiàn)在傾向使用Ti3O5。Ti3O5的折射率高(約2.2-2.5)，機(jī)械強(qiáng)度好，在可見光到近紅外光都是透明的，且其折射率很高，因此是大家最常用來與SiO2搭配鍍多層膜濾光片的材料。一般用電子槍蒸鍍的人，取Ti3O5顆粒預(yù)熔成塊后蒸鍍（預(yù)熔電流需大于蒸鍍的電流，如此鍍膜時(shí)方不會(huì)噴濺，此原則適用于其他氧化物的預(yù)熔）。用質(zhì)譜儀分析了TiO,Ti2O3,Ti3O5,和TiO2做為初始材料的蒸汽組分發(fā)現(xiàn),初始膜料TiO和Ti2O3隨著蒸發(fā)量增加,氧含量增加,折射率降低.TiO2則氧含量減少,折射率升高.唯有Ti3O5氧含量不變,能夠得到穩(wěn)定的折射率.

2.2.2.2氧化鈦182.2.2.3鈦酸鑭鈦酸鑭是LaO和TiO2的混合物，目前市場(chǎng)上主要是默克公司生產(chǎn)的H4。在整個(gè)可見光波段范圍內(nèi)，LaTiO3材料的折射率在2.03～2.18之間，色散比較好，消光系數(shù)在0.0005～0.0009之間。由于H4使用離子源輔助的情況下，在低溫下成膜的機(jī)械性能可以達(dá)到要求，所以可以大量使用在塑膠鍍膜和一些對(duì)溫度要求高的產(chǎn)品上。目前公司的AR膜就是采用的FG-1就是不同公司生產(chǎn)的鈦酸鑭。2.2.2.4五氧化二鈮Nb2O5為折射率介于TiO2與Ta2O5的高折射率材料,在近紫外光到紅外光都是透明的,可以濺鍍Nb靶,亦可取Nb2O5用電子槍加離子源輔助鍍膜,得到堆積密度近乎為1的光學(xué)薄膜.不過其鍍前材料的預(yù)熔非常重要,這種技術(shù)已經(jīng)成熟.以往很少人用Nb2O5,今日會(huì)漸為光學(xué)薄膜制鍍者采用與SiO2搭配鍍多層膜濾光片.2.2.2.3鈦酸鑭192.2.2.5氧化鋯ZrO2是折射率略低于Ta2O5的氧化膜,由于用電子槍蒸鍍很容易得到低折射率,起始材料可為ZrO2也可以為Zr,在近紫外到紅外光區(qū)都是透明的.ZrO2的非均勻性比其他材料嚴(yán)重,不過若在其中參雜ZrTiO4則可大獲改善。2.2.2.6氧化鋁Al2O3的折射率在可見光約為1.63,用電子槍蒸鍍后膜性穩(wěn)定,因此常與MgF2及Sub-2或ZrO2搭配鍍成可見光區(qū)的抗反射膜系.由于折射率到不了1.7,因此鍍成的抗反射膜呈明顯的綠色.經(jīng)常作為中折射率使用，特別是鍍AR和作為鍍金屬膜的打底和保護(hù)層使用2.2.2.5氧化鋯202.2.3金屬材料金屬材料具有較高的反射率，可以加工成較高要求的鏡面效果，但是不是所有的金屬都實(shí)用在鍍膜上。鋁(Al),銀(Ag),金(Au)等是應(yīng)用很廣的幾種金屬材料.它們具有反射率高,截至帶寬,中性好和偏振效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn).缺點(diǎn)是它們的吸收稍大,機(jī)械強(qiáng)度較低.在真空紫外區(qū),金屬膜的n和k都很小,反射率非常低.帶內(nèi)躍遷主要出現(xiàn)在小于某一波長的區(qū)域內(nèi).對(duì)金和銅,這個(gè)波長位于可見光區(qū),銀位于紫外光區(qū),而其他很多金屬位于紅外區(qū).在紅外區(qū),因帶外躍遷占優(yōu)勢(shì)而使n和k增加,結(jié)果反射率增大.

對(duì)Al和Ag膜，可見光區(qū)的k大約為3---7?？梢?，當(dāng)這些金屬膜的幾何厚度為100nm左右時(shí)，透射率降低到0.0004%。K越大，透射光強(qiáng)衰減越快，所需的厚度越小。在紅外區(qū)，由于k值迅速增大，膜厚仍保持與可見光區(qū)相同甚至可以更薄。過大的厚度，金屬膜的反射率非但不會(huì)提高，甚至反而下降，這是因?yàn)槟宇w粒度變粗導(dǎo)致散射增加。金屬膜不但吸收較大,而且膜層牢固性較差,為了緩解這些問題,常用的反射鏡設(shè)計(jì)要求增加一層和多層打底過渡層，而且單純的金屬在空氣中容易氧化，所以一般需要增加一層其它膜來保護(hù)金屬膜層不被氧化。常用的打底層有SiO和Al2O3，保護(hù)層為SiO2和Al2O3。2.2.3金屬材料212.3濺射用靶材濺射鍍膜技術(shù)將會(huì)是未來發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，由于濺射鍍膜可以濺射金屬也可以濺射非濺射，所以濺射鍍膜的材料選擇非常的廣泛，而且可以采用濺射金屬通氧化生成氧化物，也可以直接濺射氧化物。可以通過通不同的工作氣體生成物質(zhì)?？梢酝瑫r(shí)濺射2種物質(zhì)生成任一需要的折射率。并且濺射的離子能量是蒸發(fā)鍍膜的10-102數(shù)量級(jí)，生產(chǎn)出的薄膜具有更加優(yōu)越的機(jī)械性能。我們將重點(diǎn)介紹公司所使用的各種靶材。2.3.1Si靶材公司使用的Si靶材的純度要求99.999%的多晶硅。通過通不同的工作氣體生產(chǎn)不同的物質(zhì)，目前我們主要是通氧氣生成二氧化硅，通氮?dú)馍a(chǎn)氮化硅。二氧化硅的性質(zhì)同上節(jié)所講，在這里不重復(fù)。下面介紹氮化硅。氮化硅，子式為Si3N4,它是一種超硬物質(zhì)，本身具有潤滑性，并且耐磨損，為原子晶體；高溫時(shí)抗氧化。而且它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會(huì)碎裂。氮化硅在可見光范圍內(nèi)的折射率在1.90～2.1之間，基本上和蒸發(fā)所鍍的H4材料一樣的折射率。故一般和氧化硅搭配使