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光学薄膜器件的质量要素
发布时间：2018-06-02
作者：admin
光学薄膜器件的质量要素
光学性能:
- 膜层厚度d
- 膜层折射率n
膜层折射率误差三个主要来源：
- 膜层的填充密度，它是膜层的体积和膜层的几何轮廓之比。
- 膜层的微观组织物理结构。使用相同的膜层材料，采用不同的物理气相沉积技术，得到的膜层具有不同的晶体结构状态、不同的介电常数和折射率。
- 膜层的化学成分。采用PVD的热蒸发技术制造的光学薄膜，几乎每种化合物的膜料在热蒸发时都会有一定程度的热分解。沉积在基底表面的膜层是蒸发原材料热分解后又在零件表面再次化合反应的化合物膜层、分解物以及未分解材料的混合物。且分解、化合反应进行的程度也受不同工艺的影响。最后所得到的是混合物的平均折射率。
薄膜机械性能：
◆ 硬度：是由膜层材料本身性能和膜层内部结构的紧密程度共同决定的宏观性能。
1、选择高硬度的膜料；
2、选用适当的镀膜技术提高膜层的致密度。
◆ 牢固度：膜层对于基片的附着或黏结程度。由膜层和基片之间的结合力的性质决定。
√ 化学键的结合比物理性质的范德华力牢固的多。
√ 成膜粒子的迁移能，尤其是注入效应有关的迁移能。
√ 带电离子沉积技术的比单纯的热蒸发技术能得到更牢固的膜层。
环境稳定性
环境稳定性：希望薄膜器件的光学性能和机械性能在经历恶劣环境较长时间后仍然不变。
◆环境因素：盐水雾水、温度剧变、高温高湿、酸碱腐蚀等。
对于致密的膜层，酸、碱、盐、水等对膜层的腐蚀是面腐蚀，腐蚀速度慢，持久性强；反之，对于结构疏松的膜层，对膜层的腐蚀程度会渗透到内部，属于体腐蚀，腐蚀速度快，持久性差。
◆提高方法：
√ 选用化学性质稳定的材料作为膜料；
√ 提高膜层的聚集密度。
膜层填充密度对膜层质量的影响
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膜层填充密度：膜层颗粒大小、膜层密度。
膜层填充密度可以影响到折射率、膜层的机械强度和稳定性，膜层应力和散射等。
大颗粒膜层会导致膜层表面粗糙，光线散射损耗大，摩擦因素较大，抗摩擦损伤能力差，膜层结构疏松，不结实。
膜层填充密度低，膜层内空隙分量加大，致使膜层结构疏松，牢固度差，膜层结构不规则，均匀性差，空隙对环境气体的吸收导致膜层的有效光学厚度对环境温度的变化比较敏感，光学特性不稳定。
提高膜层填充密度需要考虑的工艺因素有：基片温度、沉积速率、真空度、蒸汽入射角及离子轰击等。在充分了解和掌握这些因素的基础上，镀制出高质量的薄膜。
