改(gǎi)動光與光學器件相互作用的(de)光學薄膜隨(suí)處可見,而且廣泛運用(yòng)於各種範疇(chóu)。例如用於眼鏡和照相機鏡頭外表的寬帶增透(tòu)膜,用於軍民兩用(yòng)激光和光纖設備中更為雜亂(luàn)的增透膜。修建照明、夜視鏡運用(yòng)的是(shì)光學帶通濾光片技(jì)能,而挑選性地反射不一樣波長(zhǎng)光的鏡子用於家庭裝潢和影劇院增加燈光效果。

Evatec公司的市場部司理Allan Jaunzens在歐洲光學網(Optics.org)發文對光(guāng)學(xué)薄膜的真空熱蒸騰和濺射製備技能進行了總結,並(bìng)對下一代製備光學薄膜(mó)的新技能進行了展望。現摘譯如下:

傳統真空熱蒸騰

真空熱蒸騰是最早確立且最為廣泛運用的(de)光(guāng)學薄膜製備(bèi)技能,這種製備辦法經過加熱(rè)薄膜原資料使得原子或許分子(zǐ)從薄膜(mó)原資料中逸出,隨(suí)後這些原子或分子在真空室內經過分散抵達基片,然後澱積在基片上構成接連膜。依據蒸騰薄膜原資料組份的不(bú)一樣,真空熱蒸騰能夠分為熱舟蒸騰、電子束(shù)熱蒸騰。運用這種薄膜製備技能,在不(bú)一樣的蒸騰源中放入不一樣的資料經過操控(kòng)蒸騰功率和鍍膜時間交替蒸騰原資料,能夠取(qǔ)得滿意規劃請求的多層膜堆。為取得最好的基底與薄膜的聯係功能和光學特性(xìng),在鍍膜進程中基底一般進行烘烤以及要衝(chōng)入反響氣體以取得滿意(yì)化學計量比(bǐ)的薄(báo)膜。現在運用真(zhēn)空熱蒸騰(téng)技能(néng)已(yǐ)能鍍製100層以上的薄膜。

離子輔佐熱蒸騰

因為澱積粒子能量低(一般0.1-1eV)以及低的外表遷移性,使得傳統熱蒸騰辦法所製備薄膜(mó)堆積密度較低,存在光學和力學方麵的不安穩性。離子輔佐澱積是在真空熱蒸騰基礎(chǔ)上為改進光學薄膜(mó)質量而發展起來的。它經過運用離子源發生荷能離子炮擊基片,經過動量搬運,使澱積(jī)粒子取得較大動能,提高澱積(jī)粒子的遷移功能,改進(jìn)傳統熱蒸騰辦法帶來的空地和陰影效應。取得(dé)更高能量澱積粒子的輔佐辦法是等離子體輔(fǔ)佐和離子鍍辦法,在這種製(zhì)備(bèi)辦法中,蒸騰資料自身也被部別離(lí)化,粒子抵達(dá)基片外(wài)表時具有很高的動(dòng)能,到達10eV。運(yùn)用此(cǐ)辦法製備的(de)薄膜,堆積密度高,十分挨近理論上的資(zī)料值,當放置在空氣中時(shí),幾乎沒有水吸收。此類(lèi)薄膜還具有高的折射率,傑出的附著功能,力學(xué)功能和安穩性(xìng),當被加熱(rè)或放在較濕環境中時,幾乎沒有光譜漂移。但此辦法比較傳統熱蒸騰辦法花費更高的本錢。

磁控濺射

最(zuì)常用的磁控(kòng)濺射體係是反響磁控濺射,運用所需薄膜資料(liào)的源作為靶材,放置在真空室內。在(zài)靶材外表,運用強磁場(chǎng)和強(qiáng)電場束縛電子運動,使得靶外表的作業氣體的發生正電荷等離子體。 因為這種電子的磁束縛,增加了帶能電子與作業氣(qì)體分子磕碰的概率,構成了更高的離化率。帶電離(lí)子在電場(chǎng)中加快衝擊靶(bǎ)才外表,在這種炮擊進程中,荷能粒(lì)子將動量傳遞靶材中的粒子,使得(dé)靶材粒子彈射出固體外表。這個進程與加熱致使的(de)蒸騰進程截然不一樣。濺射出來(lái)的粒子一般為中性,因而,不受到靶外表(biǎo)電磁場的束縛,而經過在真空室的運動到基底(dǐ)外表,並在適宜的方位上凝結成薄膜。真空中的運(yùn)動長度一般是40~100毫米。這(zhè)個堆積進(jìn)程(chéng)一般也是反響進(jìn)程,需要向真空室中充入摻雜氣(qì)體,如氧(yǎng)氣。

在曩昔十年,因為電源技能和進程操控技(jì)能的發展,磁控濺射技能在光學薄膜範疇取得了十分廣泛(fàn)的運用。今日,大規模出產中運用反響(xiǎng)磁控濺射技能取得的(de)光譜操控精度(dù)優(yōu)於正負(fù)1%,一起,該技能(néng)能(néng)夠(gòu)取得(dé)極高的產率和重複性。

因為堆積粒子具有(yǒu)很高的動能和移動性,運(yùn)用磁控濺射技(jì)能製備(bèi)薄膜具有構造細密、安穩的薄膜,能夠取得優良的(de)機械(xiè)功能和光學安穩性(xìng),這使得(dé)磁控濺射技能變成許多薄膜製備需要的首選技(jì)能。靶與(yǔ)基底(dǐ)方位聯(lián)係有立式和(hé)水平式兩種挑選,這也為磁控濺射(shè)體係的規劃帶來了便當。磁控濺射技能一般不需(xū)要額定的加熱體係。 其缺點是(shì),隻能在平的基底上堆積均勻的薄膜,且前期投資很高。

離子束濺射

離子束濺射澱積(jī)是一種高能薄膜製備技能,它運用獨立的離子源發生離子(zǐ)束炮擊靶材實施濺射澱積。激(jī)光陀(tuó)螺儀用鏡片嚴苛的背散射請求需要十(shí)分優質的薄膜外表質量,離子束(shù)濺射澱積技能初始即是為了製備高質量的(de)激光陀螺儀用鏡片而(ér)發展起來的。

離子束(shù)濺射澱(diàn)積技能雖然澱積速率相對較(jiào)低,但其挨近20eV的高能澱積粒子有助於膜的構成,比較於(yú)其它薄膜製(zhì)備技能,膜層能夠取得最好的機械、光學功能,從而使其傾向於運用在一些(xiē)對(duì)薄膜請求十分嚴苛的範疇。

下一代技能

高功率脈衝磁控濺射(HIPIMS或HPPMS)是(shì)一種新(xīn)式(shì)磁控濺射技能,它能在50~200微秒的時間內發(fā)生kW/cm2量級的超高能脈衝,其重複頻率能夠到達100Hz以上。靶電流密度能到(dào)達(dá)A/cm2量級,這將(jiāng)大大(dà)提高濺射原子的離化率。已經有(yǒu)許多報道聲稱他們運(yùn)用這種技能取得了附著力和耐磨才能極好的無缺點薄膜。這些薄膜能夠運用高溫腐蝕環境,包括航空航天技能中。

更(gèng)深化的了(le)解薄膜的構造與性質之間的聯係是開發和運用這些薄膜技(jì)能的要(yào)害的地方。