光学薄膜理论培训.ppt

一、光学薄膜基础知识 二、真空与真空系统 三、薄膜制备技术 （3）真空度 真空度的高低使沉积分子产生碰撞的情况不同，造成蒸汽分子到达基底的动能不同，形成膜层的致密程度不同。 提高真空度，可提高膜层的致密性，减小膜层的吸收。 IR、AR膜系的设定真空度一般是多少？ （4）充氧 在镀膜过程中，有许多氧化物容易失去部分的氧，造成薄膜的吸收。 冲入适当的氧气，有利于减少膜层吸收。 OS-50 no IAD、 SiO2 、 MgF2、H4时的充氧一般为多少？ 3、膜层厚度均匀性 （1）影响因素： 膜料的纯度、是否受潮，以及形状、高低、加料的虚实等。 坩埚位置是否偏。 光斑的大小、形状、位置。 修正板装配是否到位、升降是否正常、有无变形。 盘、工装有无变形，是否放置到位。 真空度的高低。 基板温度的高低。 蒸发速率的快慢。 充氧的大小。 使用IAD的，离子源安装是否到位。 3、膜层厚度均匀性 （2）修正板的修剪方法 使用拉线法将修正板划分为与盘上每一圈对应的区域。 做单层，一般为550nm的3~7个极值。 根据单层曲线找出一直列样品中每一圈的波峰（或波谷）的波长。 （注：尽量选择接近控制波长的那组波峰或者波谷） 选出一个基准波长，用每一圈的波峰（或波谷）波长减去基准波长，得到波长差值。 （注：基准波长尽量选取平均值，也可波峰或波谷最集中的区域，这样会减少修剪的圈数） 根据波长差1nm、修剪1mm，“+”的补、“-”的剪的原则进行修剪。 重复②~④，直至均匀性满足要求。 五、常用用的镀膜材料 1.金属膜，多用于高反射膜 2.介质膜和半导体膜 良好膜料应具备的特性： （1）具有良好的透明度，吸收小 ?高折射率材料在可见区的消光系数比低折射率材料大10～100倍以上。 （2）具有稳定的、重复性良好的折射率 （3）膜料本身具有良好的机械强度和化学性能 （4）薄膜与基板，薄膜与薄膜之间要有良好的附着力 ? 常用的镀膜材料在550nm的折射率 1.474 1.386 折射率 SiO2 MgF2 材料 1.67 1.70 折射率 Al2O3 M2 材料 低折射率材料 中间折射率材料 2.40 OS-50 2.25 Ta2O5 2.36 2.06 折射率 Nb2O5 H4 材料 高折射率材料 六、薄膜厚度监控技术 膜厚有三种概念：即几何厚度、光学厚度和质量厚度。 几何厚度：表示薄膜的物理厚度或实际厚度； 光学厚度：几何厚度与膜层折射率的乘积； 质量厚度：单位面积上膜的质量，若已知膜层的密度，可以转换为相应的几何厚度。 现场常用的膜层厚度监控方法： 晶振法（Crystal）、极值法（Optical）、过正控制（LightOpticalRitio）、时间控制（Time 1、晶振法 原理： 晶控片的厚度决定它的振动频率。在晶控片上镀膜后，相当于晶控片的厚度发生改变，其振动频率也随之改变。我们可以通过检测晶控片的频率的改变来检测膜层的厚度。 特点：晶振法是目前唯一可以同时控制膜层厚度和成膜速率的方法。 晶振法监控的是物理厚度，不能监控膜层的折射率。 晶振片的电极对膜厚监控、速率控制至关重要。目前，市场上提供三种标准电极材料：金、银和合金。 金是最广泛使用的传统材料，它具有低接触电阻，高化学温定性，易于沉积。金最适合于低应力材料，如金，银，铜的膜厚控制。 银是接近完美的电极材料，有非常低的接触电阻和优良的塑变性。然而，银容易硫化，硫化后的银接触电阻高，降低晶振片上膜层的牢固性。 银铝合金晶振片最近推出一种新型电极材料，适合高应力膜料的镀膜监控，如SiO， SiO2，MgF2，TiO2。 晶振片的安装及注意事项与技巧 保持晶振片的清洁。切记不要用手指直接接触晶振片以免留下油渍，晶振片的前后中心位置和何晶体和夹具之间的颗粒或灰层将影响电子接触，而且会产生应力点，从而改变晶体振动的模式。 保持足够的冷却水使晶振头温度在20-40℃。 如果可以将温度误差保持在1-2℃范围内，效果更佳。 晶振片要不要换主要看以下方面： 镀IR时，晶控片的频率一般需大于5850；镀AR膜时，一个新晶控片频率＜5900后就要换新的。 蒸发速率出现明显异常； 晶振片的表面明显出现膜脱落或起皮的现象； 2、极值法(optical)： 极值法原理： ?在玻璃上镀制单层膜，玻璃的透过率或者反射率会发生改变，蒸发过程中出现极值点的次数来控制四分之一波长整数倍膜