用极值法控制非λ/4膜系的模拟计算

<正> 如何在镀膜过程中实行非λ/4膜系的厚度控制,目前已经成为大家所关心的问题。以往在镀制λ/4膜系时,用极值法控制膜层厚度比较普遍。这种方法操作简单,也具有一定的精度。沿用这种膜厚控制方式,来镀制非λ/4膜系,是有可能的。用极值法控制非λ/4膜系所要解决的问题,就是要对每层膜选择一个适当的控制波长,使得膜层逐渐沉积在控制基片上时,对这个波长的光的反射率正好在设计厚度上达到极值。我们编制了一个程序,用来寻找所要求的合适波长,并在各相应波长下,模拟了每层膜的镀膜过程(参见程序框图。由于反射率的计算已为大家所熟知,本程序中只将它作为一个过程,在框图中没有给出)。     

使线偏振光变为圆偏振光——薄膜1/4波片的设计

在一个折射率为N_2的基片上,镀制一层折射率为N_1=(N_0·N_2)~(12),厚度为d_1=λ/4(N_1~2-N_0~2Sin~2φ_0)~(-1/2)的透明介质薄膜,当一束波长为λ的线偏振光以特定的方位角α,在合适的入射角φ_0下,倾斜辐射到薄膜表面上时,可得到的反射光线为圆偏振光。     

薄膜折射率色散对波长调制法及双色法膜厚控制的影响

<正> 一、引言基于波长调制法膜厚控制系统的原理,对于所监控的膜层,当其光学厚度为监控波长的四分之一,或其整数倍时,控制仪表的指示应为零值。此时极值法仪表的指示应为极值。     

基于监控片更换策略的光学监控沉积仿真研究

在极值法光学膜厚监控中,使用多少监控片且何时更换(即监控片更换策略)在一定程度上是该膜系镀制成功与否的一个关键因素。分析了在反射式极值法光学监控中监控片更换策略的数值模型。根据大量的实验得到的工艺参数,在不同过正控制量下首次进行了监控片更换策略优化的沉积仿真模拟。结果表明:在多腔结构膜系的沉积过程中存在着"假性"极值,容易导致某些膜层厚度的严重误差。不同的过正控制量对光学监控效果会产生明显地影响;所给定的过正控制量存在着最佳的监控片更换策略;合适的变过正控制量可进一步改善薄膜的光学性能。     

结构选择优化及过正量膜厚控制在激光析光膜中的应用

分忻了膜系设计中的膜层结构选择性优化方法,阐述了用光电极值法控制非λ／4膜系的膜厚的方法计算出沉积每一层县有极值的波长,然后根据此波长,给出一定的过正量进行膜厚模拟,最后确定每‘层的监控波长。利用这种方法可以提高膜系厚度的控制精度。该义介绍了自主开发膜系设计软件的部分功能,并利用该软件设计并镀制出1060nm的激光析光膜。     

减反射膜

作用反光基底的三层减反射膜。紧贴基底的膜层有效光学厚度视基底的折射率不同,可以为λ/4或λ/2;中间层膜由混合的金属氧化物组成,有效光学厚度为λ/2;第三层膜的有效光学厚度为λ/4。镀中间层膜的方法是,把氧气流对着射向膜料的电子束。     

全湿法制备聚合物电致发光器件

利用全溶液方法制备了聚合物电致发光器件并研究了器件的性能。器件的所有膜层,包括发光层和上电极层均采用溶液湿法获得,完全摒弃了真空蒸镀工艺。利用二次溶剂掺杂获得的PEDOT∶PSS聚合物薄膜的电导率达到608.7 S/cm。在240 nm的厚度时,聚合物电极膜层的面电阻约为68 Ω/□; 当膜层厚度为1 μm时,薄膜的面电阻可低于16 Ω/□。采用溶液滴涂方法制备的高电导PEDOT∶PSS聚合物薄膜作为上电极替代通常所用的铝电极,所制备的聚合物发光器件的开启电压约为4 V。     

膜层厚度对金属薄膜光学常数的影响

从麦克斯韦方程出发,可以得到超薄金属膜层光学常数n、k与其厚度有关系的理论依据。采用电阻热蒸发和电子束热蒸发的方法在K9玻璃基底上分别沉积了不同厚度的Cu膜、Cr膜、Ag膜,由椭偏法检测、Drude模型拟合,获得了不同厚度Cu膜、Cr膜、Ag膜光学常数n、k随波长λ的变化规律。超薄金属薄膜与块状金属的光学常数相差较大,随着薄膜厚度的增加,n、k值趋近于块状金属。通过对样品膜层吸收、色散特性的分析,发现连续金属薄膜在可见光波段对长波的吸收较大,而且相比于介质薄膜平均色散率高10mn～102nm量级。     

矢量图解法关于最佳激光增透膜系的分析

本文指出,制备高质量的两层非λ_0/4激光增透膜的主要困难,在于各基片表面状态的不一致使得底层膜的厚度不能得到一致的精确控制。本文运用矢量图解法论证了解决上述困难的关键措施是,加镀一层膜组成三层膜系,其中最底层膜的折射率要尽量接近基片的折射率.     

极值法膜厚控制的误差分析及其改进设计

分析了光学薄膜厚度的极值控制法,并利用矩阵的方法给出了极值法膜厚控制误差。基于极值法膜厚控制的原理,利用由IC/5薄膜沉积控制器和晶震探头组成的反馈系统,控制蒸发速率的大小,光控的信号由可编程的计算机探测接收。分别对ZrO2/SiO2,膜料进行了两组交替镀制实验测试。结果表明,整个系统稳定性好,自动化程度高,膜厚控制精度在1 02%左右。     

磁控溅射制备本征ZnO/Ag/ZnO透明导电薄膜的性质研究

室温下采用射频磁控溅射氧化锌（ZnO）粉末靶、银（Ag）靶,在玻璃衬底上制备ZnO/Ag/ZnO透明导电薄膜。首先,ZnO厚度为30 nm时,改变Ag厚度制备3层透明导电薄膜,研究Ag层厚度及膜层间配比对光电性能的影响;其次,按ZnO∶Ag厚度比为30∶11比例制备不同厚度的3层透明导电薄膜,研究多层厚度对薄膜光电性能的影响。结果表明：Ag厚度为8 nm及11 nm的ZnO/Ag/ZnO表面相对平整,结晶程度较好,在可见光范围内最高透过率达到90%及86%,并且方块电阻为6 Ω/□及3.20 Ω/□,具有优良的光电性;当按配比制备ZnO/Ag/ZnO 3层膜时,增加ZnO厚度对Ag层的增透作用反而减弱,同时增加Ag层厚度也会降低3层薄膜的整体光学性。     

单层膜体吸收与界面吸收研究

采用热透镜测量方法进行了SiO₂和HfO₂单层膜的体吸收与界面吸收分离研究.首先推导了光从薄膜侧及基底侧入射时单层膜内的驻波场分布,给出了单一厚度薄膜分离体吸收和界面吸收的计算方程式以及求解薄膜消光系数的方法.利用电子束蒸发工艺制备了半波长光学厚度(λ=1064 nm)的SiO₂和HfO₂单层膜,通过热透镜的测量数据实际分离了两种薄膜的体吸收和界面总吸收.计算结果表明,对于吸收小至10^{-6关键词： 驻波场理论 光热技术 薄膜吸收 消光系数}     

一种监控膜厚的新算法

光学薄膜的光学特性与其每一膜层的厚度密切相关,为了制备出符合要求的光学薄膜产品,在制备过程中必须监控膜厚。光学薄膜实时监控精度决定了所镀制的光学薄膜的厚度精度。针对光电极值法极值点附近监控精度低、无法精确监控非规整膜系的缺陷,提出了新的光学薄膜膜厚监控算法。该算法通过数学运算,使得光学薄膜的光学厚度与透射率呈线性关系,并且有效地消除光源波动、传输噪声等共模干扰的影响,算法精度可控制在2%以内。     

Cu/Ti超晶格薄膜的强紫外反射性能研究

采用直流磁控溅射方法制备了一维二组元Cu/Ti周期超晶格金属薄膜 ,研究了基片温度、膜周期数、基片取向与紫外反射的关系。当基片加热温度为 470℃时 ,在硅 (10 0 )晶面上生长的 30层Cu/Ti膜 ,层间膜厚控制在1∶3、膜总厚度控制为 30 0nm时 ,所制备的超晶格薄膜在 5°入射角下对 2 0 0nm的紫外光 ,其反射率可高达 90 %。     

亚微米i线光刻物镜的光学薄膜技术

ｉ线光刻物镜是对准光和光刻光的共孔径系统，要求对３６５．８ｎｍ和６３２．８ｎｍ双波长实现减反射。由于材料的限制，采用规则的１４膜堆的３层膜系很难保证３６５．８ｎｍ和６３２．８ｎｍ双波长的高效减反射特性，因此，只能采用非规则膜系结构。而对非规则膜系的镀制，一般可以采用石英晶振监控的方法。理论上，采用石英晶振监控可以得到很高的膜厚控制精度，但我们通过实验发现，结果并非如此。究其原因，我们认为这是由于石英晶振实际监测的是膜层的质量而并非膜层厚度，而在膜层质量相同时，膜层的厚度随蒸发速度，轰烤等工艺因素的不同而不同，这些工艺因素影响了石英晶振的实际控制精度。因此我们决定采用石英晶振结合光学极值监控的方法进行膜厚监控。在膜系设计中，采用两层非规则膜层加上一层规则的１４膜层的膜系结构。前面两层，采用石英晶振控制以充分利用石英晶振控制非规则膜厚精度较高的特点，而最后一层采用光学极值法，监控３６５．８ｎｍ处的反射信号，使其达到极小。在膜系的设计时，我们的设计使当３６５．８ｎｍ反射极小时，６３２．８ｎｍ处反射也位于极小值。为了增加膜层的牢固性以及抵抗环境变化的能力，膜层在镀制过程中要加热烘烤。我们用实验方法寻求到最佳的烘烤温?     

光学薄膜膜厚自动控制系统的研究

介绍了一种利用光电极值法同时控制规整膜系和非规整膜系的方法,利用VC++编写程序实现对光学监控信号的采集、处理及停镀点的自动判断,实现了规整膜系和非规整膜系膜层厚度的自动控制.并利用该膜厚自动控制系统实验制备了规整膜系和非规整膜系多层膜,实验结果表明：利用该系统镀制的薄膜重复性良好,且光谱曲线和理论光谱曲线吻合较好.该系统解决了非规整膜系的监控问题,由计算机控制膜层的停镀点,排除了人的主观因素对薄膜的性能及其制备的重复性产生的影响,提高了薄膜镀制的重复性和成品率.     

中波红外3 μm～5 μm宽带通滤光片的研制

 中波红外宽带通滤光膜通常膜系层数多,膜层总厚度非常大（厚度达到10 μm左右）,膜层的镀制工艺难度较大。通过分析红外带通滤光片几种设计方法的特点,并结合实际镀制工艺技术,采用了长波通与短波通及非规整薄膜设计技术相结合的方法,设计了以锗材料为基底的中波3 μm～５ μm宽带通滤光膜。该设计大幅度降低了膜层的总厚度（约为8.65 μm）,缩短了膜层的镀制周期,提高了膜层的牢固度;在膜层的镀制工艺过程中,通过改变薄膜材料的蒸发速率、修正蒸发硫化锌材料时电子枪的扫描方式、调整蒸发材料在坩埚中的装载方法,使膜层获得了优异的光谱性能,其通带平均透过率大于96%,截止区域的平均透过率小于1%。     

单层柱状结构薄膜体散射的理论研究

电子束蒸发的单层光学薄膜具有明显的柱状结构,薄膜内部折射率的变化较大,由此引起的体散射现象也较明显。基于一阶电磁微扰理论,建立了单层光学薄膜的体散射理论模型,分析了膜层厚度、入射光偏振态、柱状结构因子、非均质性对体散射的影响。研究了纯柱状结构下,电子束蒸发的单层二氧化铪(Hf O2)薄膜体散射的角分布散射值(ARS)随着膜层厚度的变化规律,结果表明纯柱状结构Hf O2薄膜体散射的ARS量级与表面散射完全非相关模型的ARS值相近,并且在特定的膜厚范围内,体散射的ARS值随着膜厚的增大而增大。对于非均质性薄膜,当非均质性一定时,体散射的ARS值随着膜厚的增大而增大;当膜层厚度一定时,体散射的ARS值随着非均质性绝对值的增大而减小。     

稳定高温氧化物薄膜折射率的一种方法

<正> 现在,真空蒸镀高温氧化薄膜愈来愈多地引起人们的注意。但是,几乎所有高温氧化物薄膜在一定的成膜工艺条件下,都具有变折射率的特性,想得到折射率不变的均质薄膜是很困难的。为了在通常的蒸镀条件下,得到折射率较为稳定的高温氧化薄膜,我们在ZrO_2和La_2O_3膜料中掺入适量的Ta_2O_5粉末,用电子束加热混合膜料,只要充分预熔除气,就能基本上稳定折射率。实验是在DMD-450型镀膜机上进行的,用JT-75-1型椭圆仪测量了所镀薄膜的折射率和厚度。用EPS-3T型自动记录分光光度计测量了λ/4单层膜的分光曲线。下面仅就稳定ZrO_2和La_2O_3两种氧化物薄膜折射率的方法加以介绍: 1.ZrO_2薄膜在不加Ta_2O_5粉末的情况下,一般为折射率负变(折射率随膜厚的增加而减小)的膜层。我们给ZrO_2膜料里掺入Ta_2O_5     

变折射率薄膜

目前的多层增透膜都是以均质膜为基础的。所谓均质膜,就是膜的折射率沿厚度方向是一致的。如果膜是非均质的,也就是膜的折射率沿厚度方向逐渐变化,我们称为变折射率薄膜。当膜的折射率从玻璃的值逐渐变到空气的值时,表面的反射便消失了。当然这在工艺上目前看来是无法实现的,因为没有一种固体材料其折射率接近空气的折射率。然而,如果使膜的折射率由玻璃的值逐渐增高到可以同氟化镁相匹配的值,则将是另一番景象。而且,这在工艺上是可以实现的。我们利用假想面的方法来分析这样的双层膜。如图所示,三个界面的菲涅耳系数分别为r_0,r_1和r_2。两层膜的位相厚度分别为δ_1/2和δ_2/2,其中