常用鍍膜材料特性

2024年3月1日發(fā)(作者：24歲生日祝福語)

常用鍍膜材料特性

名稱:二氧化鈦(TIO2)

TIO2由于它的高折射率和相對堅(jiān)固性,人們喜歡把這種高折射率材料用于可見光和近紅外線區(qū)域,但是它本身又難以得到一個穩(wěn)定的結(jié)果.TIO2, TI2O3. TIO, TI ,這些原材料氧—鈦原子的模擬比率分別為:2.0, 1.67, 1.5, 1.0, 0. 后發(fā)現(xiàn)比率為1.67的材料比較穩(wěn)定并且大約在550nm生成一個重復(fù)性折射率為2.21的堅(jiān)固的膜層,比率為2的材料第一層產(chǎn)生一個大約2.06的折射率,后面的膜層折射率接近于2.21.比率為1.0的材料需要7個膜層將折射率2.38降到2.21.這幾種膜料都無吸收性,幾乎每一個TIO2蒸著遵循一個原則:在可使用的光譜區(qū)內(nèi)取得可以忽略的吸收性,這樣可以降低氧氣壓力的限制以及溫度和蒸著速度的限制.TIO2需要使用IAD助鍍,氧氣輸入口在擋板下面.

TI3O5比其它類型的氧化物貴一些,可是很多人認(rèn)為這種材料不穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn)要小一些,PULKER等人指出,最后的折射率與無吸收性是隨著氧氣壓力和蒸著溫度而改變的,基板溫度高則得到高的折射率.例如,基板板溫度為400℃時在550納米波長得到的折射率為2.63,可是由于別的原因,高溫蒸著通常是不受歡迎的,而離子助鍍已成為一個普遍采用的方法其在低溫甚至在室溫時就可以得到比較高的折射,通常需要提供足夠的氧氣以避免(因?yàn)橛形談t降低透過率),但是可能也需要降低吸收而增大鐳射損壞臨界值(LDT).TIO2的折射率與真空度和蒸發(fā)速度有很大的關(guān)系,但是經(jīng)過充分預(yù)熔和IAD助鍍可以解決這一難題,所以在可見光和近紅外線光譜中,TIO2很受到人們的歡迎.

TIO2用于防反膜,分光膜,冷光膜,濾光片,高反膜,眼鏡膜,熱反射鏡等,黑色顆粒狀和白色片狀,熔點(diǎn):1175℃

透光范圍(nm) 折射率(N)500nm 蒸發(fā)溫度（℃） 蒸發(fā)源 應(yīng)用

400--12000 2.35 2000-2200

TIO2用于防反膜, 裝飾膜, 濾光片, 高反膜

TI2O3用于防反膜 濾光片 高反膜 眼鏡膜

雜氣排放量

電子槍 防反膜，增透 多

名稱: 二氧化硅(SIO2)

經(jīng)驗(yàn)告訴我們,,氧離子助鍍(IAD)SIO將是SIO2薄膜可再現(xiàn)性問題的一個解決方法,并且能在生產(chǎn)環(huán)境中以一個可以接受的高速度蒸著薄膜.

SIO2薄膜如果壓力過大,薄膜將有氣孔并且易碎,相反壓力過低薄膜將有吸收并且折射率變大,,需要充分提供高能離子或氧離子以便得到合乎需要的速度和特性,必要是需要氧氣和氬氣混合充氣,但是這是熱鍍的情況,冷鍍時這種性況不存在.

SIO2用于防反膜,冷光膜,濾光片,絕緣膜,眼鏡膜,紫外膜.

透光范圍(nm) 折射率(N)550nm

200--2000 1.46

蒸發(fā)溫度（℃）

1800-2200

蒸發(fā)源

電子槍,

應(yīng)用 雜氣排放量

防反膜，增透 少,升華

無色顆粒狀,折射率穩(wěn)定,放氣量少,和OS-10等高折射率材料組合制備截止膜,濾光片等.

名稱:氟化鎂（MgF2）

MGF2作為1/4波厚抗反射膜普遍使用來作玻璃光學(xué)薄膜，它難以或者相對難以溶解，而且有大約120NM真實(shí)紫外線到大約7000nm的中部紅外線區(qū)域里透過性能良好。OLSEN，MCBRIDE等人指出從至少200NM到6000NM的區(qū)域里，2.75MM厚的單晶體MGF2是透明的,接著波長越長吸收性開始增大,在10000NM透過率降到大約2%,雖然在8000—12000NM區(qū)域作為厚膜具有較大的吸收性,但是可以在其頂部合用一薄膜作為保護(hù)層.

不使用IAD助鍍,其膜的硬度,耐久性及密度隨基板的溫度的改變而改變的.在室溫中蒸鍍,MGF2膜層通常被手指擦傷,具有比較高的濕度變化.在真空中大約N=1.32,堆積密度82%,使用300（℃）蒸鍍,其堆積密度將達(dá)到98%,N=1.39它的膜層能通過消除裝置的擦傷測試并且溫度變化低,在室溫與300（℃）之間,折射率與密度的變化幾乎成正比例的.

在玻璃上冷鍍MGF2加以IAD助鍍可以得到300（℃）同等的薄膜,但是125—150EV能量蒸鍍可是

最適合的.在塑料上使用IAD蒸鍍幾乎強(qiáng)制獲得合理的附著力與硬度.經(jīng)驗(yàn)是MGF2不能與離子碰撞過于劇烈.

透光范圍(nm) 折射率(N)550nm

2000-7000 1.38

1.35AT200

蒸發(fā)溫度（℃）

約1100

蒸發(fā)源

電子槍,

鉬鉭鎢舟

應(yīng)用 雜氣排放量

增透,加硬膜 少,MGF2

眼鏡膜 (MGF2)2

制程特性:折射率穩(wěn)定,真空度和速率對其變化影響小

預(yù)熔不充分或蒸發(fā)電流過大易產(chǎn)生飛濺,造成鏡片”木”不良.在打開檔板后蒸發(fā)電流不要隨意加減,易飛濺.基片須加熱到高的張應(yīng)力

白色顆粒狀,常用于抗反射膜,易吸潮.購買時應(yīng)考慮其純度.

名稱:三氧化二鋁(AL2O3)

普遍用于中間材料,該材料有很好的堆積密度并且在200—7000NM區(qū)域的透明帶,該制程是否需要加氧氣以試驗(yàn)分析來確定,提高基板溫度可提高其折射率,在鍍膜程式不可理更改情況下,以調(diào)整蒸發(fā)速率和真空度來提高其折射率.

透光范圍(nm)

200-7000

折射率(N)550nm

1.63

蒸發(fā)溫度（℃） 蒸發(fā)源

2050 電子槍,

應(yīng)用

增透,保護(hù)膜

眼鏡膜

雜氣排放量

一般,AL,O,

O2,ALO,AL2O,(ALO)2

制程特性:白色顆粒狀或塊狀,結(jié)晶顆粒狀等.

非結(jié)晶狀材料雜氣排放量高,結(jié)晶狀材料相對較少.

折射率受蒸著真空度和蒸發(fā)速率影響較大,真空不好即速率低則膜折射率變低;真空度好蒸發(fā)速率較快時,膜折射率相對增大,接近1.62

AL2O3蒸發(fā)時會產(chǎn)生少量的AL分子造成膜吸收現(xiàn)象,加入適當(dāng)?shù)腛2時,可避免其吸收產(chǎn)生.但是加氧氣要注意不要影響到它的蒸發(fā)速率否則改變了它的折射率.

名稱:銀(Ag)

如果蒸著速度足夠快并且基板溫度不很高時,銀和鋁一樣具有良好的反射性,這是在高速低溫下大量集結(jié)的結(jié)果,這一集結(jié)同時導(dǎo)致更大的吸收.銀通常不浸濕鎢絲,但是往往形成具有高表面張力的液滴,它可以用一高緊密性的螺旋式鎢絲來蒸發(fā),從而避免液滴下掉.有人先在一個V型鎢絲上繞幾圈鉑絲接著繞上銀絲,銀絲可以浸濕鉑絲但沒有浸濕鎢絲.

名稱:金(Au)

金在紅外線1000nm波長以上是已知材料中具有最高反射性的材料,作為一種貴重金屬,它具有較強(qiáng)的化學(xué)堅(jiān)硬性,由于它的可塑性因而抗擦傷性能低,AU可用鎢或氮化硼舟皿或者電子槍來蒸發(fā)(不能與鉑舟蒸發(fā),它與鉑很快合金).金對玻璃表面的附著力低,因而通常使用一層鉻作為膠質(zhì)層.也可用氧離子助鍍使金的附著力得到上百倍的改善,在不透明性達(dá)到即中止IAD,并且最后的薄膜中不含有氧,摻氧將降低薄膜的反射率.

名稱:氧化鉭(Ta2O5)

透光范圍(nm) 折射率(N)500nm

400--000 2.1

蒸發(fā)溫度（℃） 蒸發(fā)源

1900--2200 電子槍,

應(yīng)用

增透,干涉濾光片

雜氣排放量

少

名稱:氧化鉿(HfO2)

在150攝氏度的基板上有用電子槍蒸著,折射率在2.0左右,用氧離子助鍍可能取和得2.05—2.1穩(wěn)定的折射率,在8000—12000NM區(qū)HFO2用作鋁保護(hù)膜外層好過SIO2

透光范圍(nm) 折射率(N)550nm 蒸發(fā)溫度（℃） 蒸發(fā)源 應(yīng)用 雜氣排放量

230-7000 2.0 2350 電子槍, 增透,高反膜

紫外膜

少

無色圓盤狀或灰色顆粒狀和片狀.

名稱:鉻(Cr)

鉻有時用在分光鏡上并且通常用作”膠質(zhì)層”來增強(qiáng)附著力,膠質(zhì)層可能在5—50NM的范圍內(nèi),但在鋁鏡膜導(dǎo)下面,30NM是增強(qiáng)附著力的有效值.顆粒狀可用鎢舟蒸發(fā)而塊狀宜用電子槍來蒸發(fā),該材料升華,但是表面氧化物可以防止它蒸發(fā)/升華,可以全用鉻電鍍鎢絲.可以用鉻作為膠質(zhì)層對金鏡化合物進(jìn)行韌性處理,也可在塑料上使用鉻作為膠質(zhì)層.也可使用一個螺旋狀的鎢絲蒸發(fā).它應(yīng)該是所有材料中具有最高拉應(yīng)力的材料.

透光范圍(nm) 折射率(N)500nm

1.5

蒸發(fā)溫度（℃）

1300--1400

蒸發(fā)源

電子槍,

鉑舟,鎢舟

應(yīng)用 雜氣排放量

吸收膜分光膜

導(dǎo)電膜加硬膜