.基本薄膜材料特点(1)

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.基本薄膜材料   

6 ?) }: \/ H8 I! C! F) v, ^4 K名称：钇（Y）
2 z2 o: ~9 n3 x/ D1 Z  K& }6 f4 b
三氧化二钇（Y2O3）使用电子枪蒸镀，该材料性能随膜厚而变化，在500nm时折射率在约为1??8。用作铝保护膜其极受欢迎，特别相对於8000nm—12000nm区域高入射角而言。可用作眼镜保护膜，且24小时暴露在湿气中。一般为颗粒状和片状。
! w0 g4 N" f0 V# }1 P1 a4 m3 x! n) Z) }
透光范围（nm）
9 d6 I9 ?; @0 y) A' U% n N     （500nm）
蒸发温度（℃）
蒸发源
应用
6 @- C0 A6 e: L# u# @ 蒸汽成份
! M/ f7 y' z! S! \0 x# F/ z) \
250-8000
1?79
4 r+ e4 Q, ?' M4 O6 X 2300-2500
电子枪
  P8 n3 |! K3 T8 f 防反膜
7 z; z6 j. l$ `8 ]6 y  l% X  
2 f7 y# j  z$ @2 Q6 E/ D

5 I% n& ]! q' t( W$ p
# c9 m5 J/ n( ?3 O

, A) u2 Z1 _) P) R名称：二氧化铈（CeO2
/ R  t% x* A* a) J
使用高密度的钨舟皿（较早使用）蒸发，在200℃的基板上蒸着二氧化铈，得到一个约为 2?2的折射率，在大约3000nm有一吸收带其折射率随基板温度的变化而发生显着变化，在300℃基板上500nm区域n =2?45，在波长短过400nm时有吸收，传统方法蒸发缺乏紧密性，用氧离子助镀可取得n =2?3（550nm）的低吸收性薄膜。一般为颗粒状。还可用於增透膜和滤光片等。由于其热辐射较少,在PMMA上镀膜可以优先该材料做为高折射率材料.

0 R/ a' q! G+ y/ H" a, R/ F4 e透光范围（nm）
N     （500nm）
, B* p, w6 [5 ^* z8 D6 N 蒸发温度（℃）
8 z5 x, P' f. \1 ` 蒸发源
应用
杂气排放量
3 ~2 L7 b- i' e. _5 Y
; }7 o/ Y5 Z; I+ y+ F400-16000
2?35
! }0 h( n. }6 X$ L. T* s 约2000
电子枪
' S6 ?+ v8 l) b) j% V 增透膜
多
2 h: i8 y* ^. J0 j# V
" [5 ^" P7 P3 W) r( _3 D( D
  M6 D* f4 R+ u5 u; q$ D
( f9 r6 t- _1 ?# c  d& G; M

$ l: J1 G: m0 J3 t# O  S名称：氧化镁（MgO）
$ y/ U, H% u( c( b) y* y' y+ `4 ]% L, O
必须使用电子枪蒸发因该材料昇华，坚硬耐久且有良好的紫外线（UV）穿透性。250nm n =1?86， 190nm  n =2?06， 166nm时K值为0?1，n =2?65，可能用作紫外线薄膜材料。M**gF2膜堆从200nm—400nm 区域透过性良好，但膜层被限制在60层以内（由於膜应力）500nm时环境温度基板上得到n =1?70，而在300℃基板上得到n =1?74。由於大气CO2的干扰，MgO暴露表面形成一模糊的浅蓝的散射表层，可成功使用传统的MHL折射率3层AR膜（MgO/CeO2/MgF2）。

. G7 |- l& C2 K: Y7 |6 ~* R' X
7 G6 ]) j  ^* g" X" O  \
! C  @% E% }9 O% A& _6 p* U- F名称：硫化锌（ZnS）
2 \; d8 o# U* ~- T. _% q, @
折射率2?35，400—13000的透光范围，、具有良好的应力和良好的环境耐久性，ZnS在高温蒸着时极易昇华，这样在需要的膜层附着之前它先在基板上形成一无吸附性膜层，因此需要彻底清炉并且在最高温度下烘乾，花数小时才能把锌的不良效果消除。Hass等人称紫外线（UV）对ZnS有较大影响，由於紫外线在大气中导致15—20nm厚的硫化锌膜层完全转变成氧化锌（ZnO）。
4 Q+ n# R4 ^" ^3 w- H/ I1 ?
透光范围（nm）
N     （550nm）
7 b5 v( f% ]& J 蒸发温度（℃）
) i$ V5 \5 ~& [/ J, ] 蒸发源
应用
方式

400-14000
2?45
1000-1100
电子枪钼钽舟
7 U# D' p' ~8 S& M" ]. ^1 K7 {6 {* Z  


昇华
3 G! }, ^; D( x5 I2 |% X) F
8 K+ o* c6 o, A

应用：分光膜，泠光膜，装饰膜，滤光片，高反膜，红外膜,据国内光学厂资深老工程师讲,常年使用用ZNS的机器基本上五年后真空腔被腐蚀殆尽.尽管如此,在一些小作坊工厂因其易蒸发,低成本等原因仍被广泛使用,
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: i& [$ I) p# E; a; x9 x名称：氟化钍（ThF4）
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. D& u. f/ m4 `  l260nm—12000nm以上的光谱区域，是一种优秀的低折射率材料，然而存在放射性，在可视光谱区n从 1?52降到1?38（1000nm区域）在短波长趋近於1?6，蒸发温度比MgF2低一些，通常使用带有凹罩的舟皿以免ThF4良性颗粒火星飞溅出去，而且形成的薄膜似乎比MgF2薄膜更加坚固。该膜在IR光谱区3000nm水带几乎没有吸收，这意味着有望得到一个低的光谱移位以及更大的整体坚固性。在8000到12000nm完全没有材料可替代。
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名称：二氧化钛（TiO2）

% a; W: o, i+ u) M. u5 ?) q/ f8 wTiO2由於它的高折射率和相对坚固性，人们喜欢把这种高折射率材料用於可见光和近红外线区域，但是它本身又难以得到一个稳定的结果。TiO2，Ti3O5，Ti2O3，TiO及Ti，这些原材料氧—钛原子的模拟比率分别为：2?0，1?67，1?5，1?0，0，後发现比率为1?67的材料比较稳定并且大约在550nm生成一个重复性折射率为2?21的坚固的膜层，比率为2材料的第一层産生一个大约2?06的折射率，後面的膜层折射率接近2?21。比率为 1?0的材料需要7个膜层将折射率2?38降到2?21。这几种膜料都无吸收性，几乎每一个TiO2蒸着都遵循一个原则是：在可使用的光谱区内取得可以忽略的吸收性，这样可以降低氧气压力的限制以及温度和蒸着速度的限制。TiO2需要使用IAD助镀，氧气输入口在挡板下面。

4 _5 y  j0 V* ?* v9 `Ti3O5比其它类型的氧化物贵一些，可是有很多人认为这种材料不稳定性的风险小一些。Pulker等人指出，最後的折射率与无吸收性是随着氧气压力和蒸着温度而改变的，基板温度高则得到高的折射率，例如，基板温度为400℃时在500nm波长得到的折射为 2?63，可是由於别的原因，高温蒸着通常是不受欢迎的，而离子助镀已成为一个普遍采用的方法其在低温甚至在室温时就可以得到比较高的折射率，通常需要提供足够的氧气以避免（因为有吸收则降低透过率），但是可能也需要降低吸收而增大镭射损坏临界值（LDT）。TiO2的折射率与真空度和蒸发速度有很大的关系，但是经过充分预熔和IAD助镀可以解决这一难题，所以在可见光和近红外线光谱区中，TiO2很受人们的欢迎。
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在IAD助镀TiO2时，使用屏蔽栅式离子源蒸发则需要200Ev，而用无屏蔽栅式离子源蒸发时则需要333eV或者更少一些，在那里平均能量估计大约是驱动电压的60%，如果离子能量超过以上数值，TiO2将有吸收。而SIO2有电子枪蒸发可以提供600eV碰撞（离子辐射）能量而没有什麽不良效应。
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TIO2/SIO2制程中都使用300eV的驱动电压，目的是在两种材料中都使用无栅极离子源，这样避免每一层都改变驱动电压，驱动电压高低的选择取决於TIO2所允许的范围，而蒸着速度的高低取决於完全致密且无吸收膜所允许之范围。

TIO2用於防反射膜，分光膜，冷光膜，滤光片，高反膜，眼镜膜，热反射镜等。黑色颗粒状和白色片状。熔点：1775℃
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( l- {% H. J! q3 {( M透光范围（nm）
N     （500nm）
蒸发温度（℃）
' k( _3 T; ^& u. U% }! ^% V) { 蒸发源
& A' [1 B( G- I' c5 d6 C  V 应用
" a6 q. n9 f7 v& [7 D, d1 F( H7 E7 i/ } 排放杂气量

400-12000
2?4
) a# b$ n4 m: q- `8 e( D. x 2000-2200
+ Z8 y5 \9 h( k+ I0 J 电子枪
8 `0 m" p7 H' E* y7 S$ K 增透      
6 i* D& z5 W4 ]
2 }; Y6 a7 P# E; C! y4 L  a5 p多层膜
2 J' p" L/ T* d( t# S: g 多

  r4 D! M$ K$ x2 D  ~7 U! `6 ?
+ f: r4 W* {' u8 G( v
TIO用於防反膜，装饰膜，滤光片，高反膜，
' F$ K" `/ L5 f. {& _7 |, W
TI2O3用於防反膜，滤光片，高反膜，眼镜膜。

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