光学薄膜工艺基础知识培训.pptx

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1、光学薄膜光学薄膜工艺参数与影响因素工艺参数与影响因素2022/10/272022/10/271.工艺参数与薄膜性能的关系工艺参数与薄膜性能的关系 2.影响光学性能的因素影响光学性能的因素 3.影响薄膜机械性能的因素影响薄膜机械性能的因素 4.影响薄膜环境稳定性的因素影响薄膜环境稳定性的因素 5.总结总结2022/10/272022/10/27光学薄膜工艺因素光学薄膜工艺因素所以工艺因素对膜层内部结构产生了影响，使得对所以工艺因素对膜层内部结构产生了影响，使得对薄膜的各种性能产生影响薄膜的各种性能产生影响 ,总结影响如图所示：总结影响如图所示：2022/10/272022/10/27工艺因素对薄

2、膜性能的影响机理工艺因素对薄膜性能的影响机理工艺因素对薄膜性能的影响机理工艺因素对薄膜性能的影响机理大致为：大致为：大致为：大致为：一一一一.基片材料基片材料基片材料基片材料 1.1.膨胀系数不同膨胀系数不同膨胀系数不同膨胀系数不同 热应力的主要热应力的主要热应力的主要热应力的主要 原因原因原因原因 ；2.2.化学亲和力不同化学亲和力不同化学亲和力不同化学亲和力不同 影响膜层附着力和影响膜层附着力和影响膜层附着力和影响膜层附着力和牢固度；牢固度；牢固度；牢固度；3.3.表面粗糙度和缺陷表面粗糙度和缺陷表面粗糙度和缺陷表面粗糙度和缺陷 散射的主要来源散射的主要来源散射的主要来源散射的主要来源。二

3、二.基片清洁基片清洁 残留在基片表面的污物和清洁剂将导致：残留在基片表面的污物和清洁剂将导致：残留在基片表面的污物和清洁剂将导致：残留在基片表面的污物和清洁剂将导致：1.1.膜层对基片的附着力差；膜层对基片的附着力差；膜层对基片的附着力差；膜层对基片的附着力差；2.2.散射吸收增大抗激光损伤能力差；散射吸收增大抗激光损伤能力差；散射吸收增大抗激光损伤能力差；散射吸收增大抗激光损伤能力差；3.3.透光性能变差。透光性能变差。透光性能变差。透光性能变差。2022/10/272022/10/27三三.离子轰击的作用离子轰击的作用 提高膜层在基片表面的凝聚系数和附提高膜层在基片表面的凝聚系数和附着力；

4、提高膜层的聚集密度，氧化物膜着力；提高膜层的聚集密度，氧化物膜层的透过率增加，折射率提高，硬度和层的透过率增加，折射率提高，硬度和抗激光损伤阈值提高。抗激光损伤阈值提高。四四.初始膜料初始膜料 化学成分（纯度化学成分（纯度/杂质种类）、物理杂质种类）、物理状态（粉状态（粉/块）和预处理（真空烧结块）和预处理（真空烧结/锻锻压）影响膜层结构和性能压）影响膜层结构和性能2022/10/272022/10/27五五五五.蒸发方法蒸发方法蒸发方法蒸发方法 不同蒸发方法提供给蒸发分子和原子的初始不同蒸发方法提供给蒸发分子和原子的初始不同蒸发方法提供给蒸发分子和原子的初始不同蒸发方法提供给蒸发分子和原子的

5、初始动能差异很大，导致膜层结构有较大差异，表现动能差异很大，导致膜层结构有较大差异，表现动能差异很大，导致膜层结构有较大差异，表现动能差异很大，导致膜层结构有较大差异，表现为折射率、散射、附着力有差异。为折射率、散射、附着力有差异。为折射率、散射、附着力有差异。为折射率、散射、附着力有差异。六六六六.蒸发速率蒸发速率蒸发速率蒸发速率 速率是动能的又一表征，它对膜层的折射率、速率是动能的又一表征，它对膜层的折射率、速率是动能的又一表征，它对膜层的折射率、速率是动能的又一表征，它对膜层的折射率、应力、附着力有明显影响。应力、附着力有明显影响。应力、附着力有明显影响。应力、附着力有明显影响。七七七七

6、.真空度真空度真空度真空度 对膜层聚集密度，化学成分有影响，从而使对膜层聚集密度，化学成分有影响，从而使对膜层聚集密度，化学成分有影响，从而使对膜层聚集密度，化学成分有影响，从而使膜层的折射率、膜层的折射率、膜层的折射率、膜层的折射率、硬度，牢固性发生变化硬度，牢固性发生变化硬度，牢固性发生变化硬度，牢固性发生变化。八八八八.蒸气入射角蒸气入射角蒸气入射角蒸气入射角 影响膜层的生长结构和聚集密度。对膜层的影响膜层的生长结构和聚集密度。对膜层的影响膜层的生长结构和聚集密度。对膜层的影响膜层的生长结构和聚集密度。对膜层的折射率和散射性能有较大影响。一般应限制在折射率和散射性能有较大影响。一般应限制

7、在折射率和散射性能有较大影响。一般应限制在折射率和散射性能有较大影响。一般应限制在3030之内。之内。之内。之内。2022/10/272022/10/27九九.基片温度基片温度 宏观反映在膜层折射率、散射、应力、附着力和宏观反映在膜层折射率、散射、应力、附着力和硬度都会因基片温度的不同而有较大差异。硬度都会因基片温度的不同而有较大差异。十十.镀后烘烤处理镀后烘烤处理 有助于应力释放和环境气体分子及膜层分子有助于应力释放和环境气体分子及膜层分子的热迁移，可使膜层结构重组。因此，可使膜层折射的热迁移，可使膜层结构重组。因此，可使膜层折射率、应力、硬度有较大改变率、应力、硬度有较大改变。以上所述的以

8、上所述的10个工艺因素对膜层性能的影响，个工艺因素对膜层性能的影响，是依据实际工艺项目和膜层宏观性能统计汇总得出的。是依据实际工艺项目和膜层宏观性能统计汇总得出的。2022/10/272022/10/27综合分析结果：综合分析结果：综合分析结果：综合分析结果：工艺因素对膜层性能的影响，主要集中在四类工艺因素对膜层四种性能的作用上：显然，成膜原子/分子迁移能和凝聚力的大小，几乎对膜层的所有性能都有影响。因此，PVD技术的发展，几乎都是针对提高成膜粒子迁移能，凝聚力而进行的。工艺作用工艺作用膜层性能膜层性能膜料原子膜料原子制膜环境制膜环境膜与基片膜与基片聚集密度聚集密度+附着力附着力+应力应力+缺

9、陷缺陷+2022/10/272022/10/27工艺因素优选 工艺因素优选通常采用正交实验，它是研究工艺因素优选通常采用正交实验，它是研究和处理多因素实验的方法，它在理论和实践的基和处理多因素实验的方法，它在理论和实践的基础上，利用正交表进行实验，这种方法的优点是础上，利用正交表进行实验，这种方法的优点是能在很多实验条件中找出代表性强的少数条件，能在很多实验条件中找出代表性强的少数条件，通过很少几次实验，找出较优的工艺因素，其步通过很少几次实验，找出较优的工艺因素，其步骤骤如下如下：1.1.定指标、挑因素、选水平；定指标、挑因素、选水平；2.2.选用正交表、排表；选用正交表、排表；3.3.安排实验方案、实验；安排实验方案、实验；4.4.分析实验数据、选取较优条件。分析实验数据、选取较优条件。2022/10/272022/10/27