怎么樣選擇光電薄膜材料
怎么樣選擇光電薄膜材料
金屬薄膜的現(xiàn)狀及前景
隨著工業(yè)的發(fā)展，金屬薄膜已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)生活中，如：糖果包裝、藥品膠囊包裝、佛像貼金、以及宮殿裝飾等等。在光學(xué)薄膜領(lǐng)域，金屬薄膜材料以其高反、截止帶寬、中性好、偏振效應(yīng)好等特點(diǎn)被應(yīng)用于高反射膜、分光片、濾光片的制備。比如：常選用消光系數(shù)/折射率值較大的鋁(Al)、鉻(Cr)做金屬分光鏡、選用反射率較高的鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)等作為高反射膜。不可避免的，金屬薄膜也有因其自身特性所決定吸收稍大、機(jī)械強(qiáng)度較低的缺陷，極大的限制了其的應(yīng)用范圍。
金屬薄膜的光學(xué)特性及應(yīng)用
金屬薄膜與普通介質(zhì)薄膜不同，金屬薄膜為復(fù)折射率N=n-ik，其常存在吸收。n和k分別稱為折射率和消光系數(shù)，金屬膜的復(fù)折射率N取決于取決于它的電子結(jié)構(gòu)，當(dāng)電子吸收光子能量之后，便產(chǎn)生帶外躍遷以及帶內(nèi)躍遷。因此，薄膜的反射率與吸收率在不同的波段上表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。
幾種常見金屬的反射率與吸收率隨波長的變化
金屬條件的制備條件如何?
由于不同金屬的金屬薄膜的附著力、機(jī)械強(qiáng)度、熔點(diǎn)等物理性質(zhì)，以及氧化性、穩(wěn)定性等化學(xué)性質(zhì)不同，不同的金屬薄膜在制備條件及方法也不同。金屬膜的制備主要是真空淀積技術(shù)、濺射、RF離子鍍等。真空淀積技術(shù)主要包括物**相淀積(PVD)與化學(xué)氣相淀積(CVD)等。目前在金屬薄膜的制備過程中用到的物**相淀積技術(shù)主要有電阻熱蒸發(fā)法、電子束加熱蒸發(fā)法、離子輔助淀積。濺射方法主要有陰極濺射、三級(jí)濺射、高頻濺射、磁控濺射、離子束濺射、反映濺射等等。下來就幾種常用的金屬薄膜制備條件做一介紹：
1) 鋁(AL)
鋁膜對(duì)基板的附著能力強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性都比較好，廣泛用作反射膜。
制備條件：常采用熱蒸發(fā)淀積技術(shù)，高純鋁(99%)在高真空中快速蒸發(fā)，基板溫度小于50℃。
2) 銀(Ag)
適用于可見光區(qū)和紅外波段，具有很高的反射率;R=99%(紅外)，R=95%(可見)，紅外光區(qū)反射率很低。
制備條件：高真空，快蒸發(fā)，低的基板溫度。Ag膜與基板的附著力較差，需要有保護(hù)膜，通常Ag和Al2O3具有很強(qiáng)的附著力，需要在基板與Ag膜間鍍一層Al2O3膜。
3)金(Au)
在紅外波段有和Ag膜差不多的折射率，用作紅外反射鏡，新鍍的Au膜，質(zhì)軟，大約一周以后金屬牢固度趨于穩(wěn)定，膜層牢固度也趨于穩(wěn)定;
制備條件：高真空，蒸發(fā)速率為30—50 A/s,基板溫度為100—150℃，需要在基板先打底，以Al2O3,Gr或Ti膜作為底層，通常用Bi2O3或ThF4等作為保護(hù)膜，以提高強(qiáng)度;
4)鉻(Cr)
Cr膜在可見光區(qū)都有良好的中性，膜能非常牢固，常用作中性衰減膜;
制備條件：真空度為1*10^-2~2*10^-4Pa,淀積速率95—300 A/s,基板溫度生高，反射率增大，淀積在基板上的Cr膜，其反射率比室溫淀積的高20%。
版權(quán)歸原作者所有，作者：光學(xué)薄膜前沿平臺(tái) 金屬薄膜部 笑天，畢業(yè)于吉林大學(xué)光學(xué)系
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