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本文系统地研究了Ag薄膜的微结构及光学特性与沉积技术和薄膜厚度的关系,分析了不同过渡层对Ag膜光学性质和力学性质的影响。研究了三种反射膜膜系结构的特点,设计了用于可见光波段的宽带宽角金属基多层介质高反射薄膜和全介质高反射膜,并针对具体的要求设计制备了一定带宽的金属基介质高反射膜。论文的主要工作有:
1、系统研究了磁控溅射和热蒸发两种沉积技术制备的单层Ag膜的微结构及光学性能的厚度效应,并对两种沉积技术制备的Ag膜的物理性能进行了比较,结果发现,磁控溅射淀积的Ag膜的聚集密度相对高些,形成连续膜所需的最小膜厚相对小些;相同厚度的Ag膜,前者的反射率高于后者的;不同沉积方法制备的Ag膜的光学常数也有明显不同,主要表现为薄膜厚度较薄时其折射率n值和消光系数k值有较大差异,磁控溅射沉积Ag膜的折射率n值小于热蒸发的,消光系数k值则相对较大。
2、研究了过渡层材料及其厚度对不同沉积技术制各的Ag膜的微结构、光学性能和力学性能的影响。通过分析发现:采用热蒸发技术时,过渡层材料以Al2O3为最佳,一定厚度的Al2O3过渡层可以提高Ag膜光学性能的稳定性,增强薄膜与基底之间的附着力,在我们的实验条件下,此最佳厚度值为24nm左右,此时薄膜的应力也最小;采用磁控溅射技术时,过渡层材料以Cr为最佳,一定厚度的Cr过渡层可以提高Ag膜的光学性能及其稳定性,增强Ag膜的附着性能,在我们的实验条件下,此最佳厚度值为17nm左右。这为过渡层的合理利用提供有力保障。
3、系统分析了三种反射膜的膜系结构特点,设计了三种用于可见光区的宽角度宽光谱反射膜,同时对其进行了容差分析,发现金属反射膜对误差不敏感,适用于对光性要求不高的器件中;采用多个不同中心波长的反射带叠加的方法设计的膜层数为64层,入射角在0-60°范围内反射率达99%以上的介质型反射膜,由于非规整膜层数较多,有一定的制备难度;金属基介质反射膜是采用金属膜上叠加多层低高折射率材料的介质膜来实现的,膜层数为26层,在420-680nm波段,入射角在0-50°范围内反射率达99%以上,该膜系结构容差大,稳定性强。
4、采用金属基介质膜系设计并制备了一种性能优良的宽带高反射膜,所制备的反射膜在可见区475-640nm波长范围内反射率达到99%以上,满足了凹月面形状基片上的光学性能要求,即在此基片上薄膜厚度分布不均匀的情况下,每一点在中心波长532nm处的反射率都能得到满足。