电子束蒸发法工艺对蒸发镀膜设备TiO薄膜折射率的影响.ppt

1、电子束蒸发法工艺对TiO2薄膜折射率的影响 镀制工艺对TiO2薄膜折射率的影响在蒸发镀制薄膜的过程,中,各种工艺参数都影响着薄膜的折射率。所以选取适当的工艺参数,研究工艺参数对薄膜折射率的影响是必要的。具体工艺参数及薄膜,折射率见表1。 表1 镀膜工艺参数及薄膜折射率 基片温度对薄膜折射率的影响 TiO2薄膜的折射,率范围很宽,为2.22.7,可实际上在无离子源辅助蒸发的情况下,折射率会低于2.2。这是由于在用常规热蒸发方法制备的薄,膜存在疏松的柱状结构造成的。而适当的提高基片温度可以使疏松的结构得到一定程度的改善,提高薄膜的结晶度,从而提高膜的折射率,。 基片温度高可以促进失氧的TiO2蒸汽

2、分子与氧分子的反应,从而减少TiO2 的失氧,有助于折射率值的提,高;另外由于水分子在玻璃基板上化学解吸的温度要求较高,高温会促使水分子的解吸,也可以提高折射率。随着基片温度的增加,基片,上原子的迁移率增大,晶格上的缺陷减小,晶粒尺寸增加,膜料分子的聚集程度越大,膜层的聚集密度就会越大,膜的折射率也就越高。,从表1可以看出,折射率最大值出现在基片温度为200时,因此适当提高蒸镀时的基片温度,对获得高折射率是很有效果的。 真,空度对薄膜折射率的影响 真空度的影响主要有二个方面。一方面气相碰撞使TiO2分子动能损失,另一方面蒸发分,子要与残余气体之间进行化学反应。由此可知,残余气体的压强和成分都必

3、须加以控制。对于真空度,由表1在210-2Pa左右是,合适的,这个压强下的氧气分子已经足够与TiO2分子反应。如果压强过大,氧气分子过多,碰撞会使TiO2分子动能损失,而且会,对电子枪灯丝的寿命和性能有影响。真空度的高低会改变真空室内的残余气体分子的数量。真空度越高,膜料分子在向基片运输的过程中,与其它分子碰撞的机会就越小,到达基片的膜料分子的动能就越大,膜层越致密,折射率越高。但反应蒸发中, 必须保证有一定的反应,气体压强,以获得很好的化学计量比。从表1可以看到,随着真空度的降低,折射率的整体水平在下降。试验得到的薄膜折射率较大出现,在工作压强较低的情况。可见较低的反应气体分压,可以增加薄膜

4、的折射率。 沉积速率对薄膜折射率的影响 沉积,acdb,蒸发镀膜设备,速率大会使成膜的粒子动能增加,原子在基底表面的移动速率增加,因此增加了凝结速率,增加了粒子的生长速率,也加速了粒子的接合,。沉积速率过高或过低均对薄膜的性能不利,由表1可知,沉积速率为0.1nms-1或0.3nms-1时折射率都小于沉积速,率为0.2nms-1时的折射率。随着沉积速率的增加,折射率整体水平先增加后减小。沉积速率过低,成核率也较低,沉积分子会,在基片表面有充分的时间进行迁移,从保持系统的自由能处于最低状态的要求出发,薄膜中的晶粒将在某些低指数晶面上出现择优生长,这样就会造成膜的结构松散,密度较小,留下很多缺陷引

5、起水分的吸收,对膜性能极为不利。提高沉积速率可以增加薄膜生长初期的形核,密度,从而使结晶细化,膜密度也随之增大。同时沉积速率的增加会减少薄膜中的气体分子的含量,相应的也会提高折射率。但是沉积速,率过高,在蒸发过程中引起失氧的TiO2分子来不及与氧反应以补充失去的氧,使沉积出来的膜的成分达不到理想值,会对折射率有影,响。而且到达基片表面的沉积原子来不及规律排列,造成大量的晶格缺陷,薄膜表面粗糙,吸收增加。所以比较合适的沉积速率应为0.,2 nms-1。 其他工艺条件的可能影响 除了上述工艺条件,还有离子轰击和膜料蒸汽分子入射角等因素对薄,膜的光学性质也存在潜在的影响。蒸镀前离子轰击一方面起着清洁基片、增加附着力的作用,另一方面会增大表面粗糙度和增加静电荷。,蒸镀后的离子轰击一般可提高膜层的密度因而使薄膜的折射率增高; 蒸汽分子入射的方向与基片沉积表面法线的夹角称为膜料蒸汽分子,入射角,它影响着膜层的生长特性和沉积密度,从而导致光学性能的变化。 综上所述,要得到折射率较高的薄膜,最佳,工艺参数为: 基片温度200、真空度210-2Pa、沉积速率0.2nm/s。 相关文章： 有机玻璃基材表面电子束,蒸镀铬-铝-二氧化硅薄膜实验材料与方法 有机玻璃蒸发镀铝的实验结果及铝膜分析 电子束蒸发法工艺对TiO2薄膜折射,率