| wavelab86 |
2024-02-04 15:27 |
光學(xué)薄膜產(chǎn)生吸收損耗的主要因素
氧化物光學(xué)薄膜材料的應(yīng)用波段從紫外到中紅外，其吸收機(jī)制主要考慮電子躍遷吸收、吸收邊緣、雜質(zhì)和缺陷吸收、晶體振動吸收。 `IL''eJug_
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薄膜的吸收包括源材料雜質(zhì)吸收、材料本征吸收和鍍膜過程引入的吸收。由于目前鍍膜源材料都有很高的純度，源材料雜質(zhì)的吸收相對很小，可以忽略。 Sxo9y0K8-
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又因為光學(xué)薄膜應(yīng)用的波段一般是遠(yuǎn)離材料的電子躍遷或晶格振動區(qū)，本征吸收相對于鍍膜工藝產(chǎn)生的吸收損耗一般來說要小得多，因此不作重點(diǎn)研究，光學(xué)薄膜產(chǎn)生吸收損耗的主要機(jī)制有以下幾個因素！ 7@iyO7 U
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1.薄膜材料成份非化學(xué)計量比。真空物理氣相沉積光學(xué)薄膜一般采用熱蒸發(fā)、濺射等方式將鍍膜材料轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗪笤诠鈱W(xué)基片上沉積形成薄膜。薄膜氣相沉積易于形成非化學(xué)計量比的化合物膜層。各種鍍膜方式都可能使待鍍膜的化合物材料分解導(dǎo)致形成非化學(xué)計量比的化合物膜層。例如，蒸發(fā)或濺射TiO薄膜，薄膜很容易失氧而在基片上生成TOx，并不是希望得到的TO2薄膜，這種薄膜在使用的波段可能產(chǎn)生很大的吸收損耗，因此人們一般在薄膜沉積過程中在真空中充入氧氣來氧化TOx薄膜得到TO2薄膜。 kH:! 7L_=
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2.薄膜中吸附的其它材料。在真空中鍍制的薄膜大多是柱狀結(jié)構(gòu)，一般來說，薄膜的密度小，表面積大。因此薄膜放置在大氣環(huán)境下，可能會吸附大氣中的水汽和其它氣體成分，這些水汽和其它氣體成分可能增加薄膜的吸收損耗。 8 0=6B
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3.薄膜中的吸收缺陷。薄膜從氣相到固相的生長是一個非平衡過程，從結(jié)構(gòu)方面看必然會保留大量的缺陷。而且缺陷比塊體材料中多得多，往往含有更多的孔洞，纖維組織，層錯，位錯等，這些缺陷對薄膜性能有重要影響。薄膜中的缺陷可分為宏觀缺陷和微觀缺陷，宏觀缺陷指孔洞，結(jié)瘤等尺寸大于微米量級的缺陷，一般在光學(xué)顯微鏡下能夠觀測到。微觀缺陷指薄膜的原子或分子量級的缺陷，一般不容易直接觀測到，需要通過其它方式間接表征，對薄膜吸收影響的主要是微觀缺陷。薄膜中的不同結(jié)構(gòu)的微觀缺陷對不同波段的光會產(chǎn)生吸收，因此需要分別研究和分析。 0RmQfD>
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4.表面和界面效應(yīng)。作為材料二維形態(tài)的薄膜，表面和界面所占比例很大，表面和界面原子弛豫，重排，斷鍵造成的薄膜的吸收損耗不容忽視。以上是薄膜產(chǎn)生吸收損耗的幾個主要因素，對于不同的薄膜材料和不同的鍍膜工藝參數(shù)，影響吸收損耗的主要因素不一樣，需要具體分析薄膜產(chǎn)生吸收損耗的機(jī)制。
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