薄膜的制备

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薄膜的制备


　　最早的光学薄膜是人们无意中发现的———旧的照相机镜头上由于自然生长了一层透明薄膜,比新生产的照相机镜头拍的照片更清楚,从而启发人们用酸蚀法制备了最初的减反膜。直到1930年扩散泵发明以后,高真空环境的获得变得容易了,才使物理气相沉积(PVD)制备光学薄膜这一技术得到真正的发展。从而使各种光学薄膜在各个领域得到广泛的应用。直至今日,物理气相沉积仍是光学薄膜制备的主流技术。物理气相沉积法,简单地说是在真空环境中加热薄膜材料使其成为蒸汽,蒸汽再凝结到温度相对低的基片上形成薄膜。之所以选择高真空环境是为了薄膜材料在沉积的过程中不会与空气中的活泼气体反应,以及蒸汽分子在真空环境中不会与气体分子碰撞,而是直接地到达基片。

5 a6 @& s9 p4 [" B2 j) Z! I* i　　在实际薄膜沉积的过程中,需要控制的工艺参数非常多,所以光学薄膜技术是一门交叉性很强的学科。它涉及到真空技术、材料科学、精密机械制造、光电技术、计算机技术、自动控制技术等领域。经过几十年的努力,在激光产业、微显示产业和光通讯产业的推动下,光学薄膜的制造技术已经完全地摆脱了依靠薄膜工作者的经验、看天气碰运气的阶段,进入了光机电一体的全自动制备过程。
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　　在真空镀膜技术中,薄膜材料总是经过从固态变成蒸汽态然后凝结成固态薄膜这一过程。在这个过程中,如果沉积的薄膜粒子在基片上的表面迁移力有限,那么薄膜的微观结构往往都是柱状加空穴的,有别于大块材料的结构,这种微观结构对薄膜的性能有显著的影响。于是人们开始广泛地使用了离子辅助镀膜或溅射镀膜技术,以期获得致密的接近于大块材料结构的优质薄膜,并逐渐成为高性能、大批量生产光学薄膜的主流技术。特别是20世纪最后几年,光学薄膜在光通讯波分复用技术中的重要应用,促进了光学薄膜设备与光学薄膜工艺的快速发展,所制备的光学薄膜已接近其极限的理论性能。

　　光学薄膜技术已经在光学技术发展的历史中创造了光辉的成绩,如今已广泛地渗透到各个新兴的科技领域。特别值得注意的是,传统的光学薄膜正在与光电子功能薄膜结合,各种新型微观结构的功能薄膜正在不断地开发出来,使传统的一维光学薄膜向多维光子晶体扩展,这都将为光学薄膜及光电子薄膜技术提供新的发展机遇。