光学薄膜制备技术

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇光学薄膜制备技术范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

光学薄膜制备技术范文第1篇

1.1物理气相学沉积（PVD）

1）热蒸发

光学薄膜器件主要采用真空环境下的热蒸发方法制造，此方法简单、经济、操作方便。尽管光学薄膜制备技术得到长足发展，但是真空热蒸发依然是最主要的沉积手段，当然热蒸发技术本身也随着科学技术的发展与时俱进。

2）溅射

溅射指用高速正离子轰击膜料（靶）表面，通过动量传递，使其分子或原子获得足够的动能面从靶表而逸出（溅射），在被镀件表面凝聚成膜。其膜层附着力强，纯度高，可同时溅射多种不同成分的合金膜或化合物。

3）离子镀

离子镀兼有热蒸发的高成膜速率和溅射高能离子轰击获得致密膜层的双优效果，离子镀膜层附着力强、致密，离子镀常见类型：蒸发源和离化方式。

4）离子辅助镀

在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器――离子源，产生离子束，在热蒸发进行的同时，用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密均匀结构（聚集密度接近于1），使膜层的稳定性提光学薄膜制备技术高，达到改善膜层光学和机械性能。

离子辅助镀技术与离子镀技术相比，薄膜的光学性能更佳，膜层的吸收减少，波长漂移极小，牢固度好，该技术适合室温基底和二氧化钛等高熔点氧化物薄膜的镀制，也适合变密度薄膜、优质分光镜和高性能滤光片的镀制四。

1.2化学气相沉积（CVD）

化学气相沉积（CVD）一般需要较高的沉积温度，而且在薄膜制备前需要特定的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径来生成固态薄膜的技术，CVD技术制备薄膜的沉积速率一般较高。但在薄膜制备过程中也会产生可燃、有毒等一些副产物。

1.3化学液相沉积（CLD）

化学液相沉积（CLD）工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜，还造成废水、废气污染的问题。

2光学薄膜的应用

2.1应用于照明设备

利用光学薄膜的干涉特性，选择性地吸收，反射或透射照明光源中的红外辐射能量，己成为近年热性能光学控制薄膜的一个重要应用领域。其中对可见光具有很高透过率的红外高反射薄膜，用于白炽灯、卤素灯、低压钠灯等照明光源上，既可提高能量利用率，又能改变光源光谱的能量分布，满足特定照明的需求。红外高反射薄膜中用途较广的是金属-介质复合膜和全介质多层干涉膜。

采用氧化锡膜系结构的金属价质复合膜，用热蒸发方法镀制于白炽灯玻壳内表而，可使白炽灯的相对光谱能量分布中红外辐射能量近乎为零，而可见光的光谱能量却较未镀膜时有所增加，使相同功率的镀膜白炽灯输出光通量较普通灯泡变大，起到了一定的节能作用。

但是，金属――介质复合膜的热稳定性和化学稳定性较差，而且其光学特性也不够理想，因此，目前用于高温照明光源的薄膜大多选用全介质膜系结构。据称，采用二氧化钛等多层全介质干涉膜系、镀制在卤素灯的真空玻璃灯管外壁，节能已达到15%――40%，而且这类膜系属于硬膜，除了具有很好的热稳定性和化学稳定性外，还有良好的机械特性。其中适用于高功率卤素灯（常用于复印机曝光灯）和钠灯等光源的较理想是多层介质膜。该薄膜的光学特性基本上不受温度影响，具有良好的耐热性。

2.2应用于光纤通信

光纤系统也像电子线路系统一样，需要许多无源器件来实现光纤光路的连接，分路，合路，交换，隔离以及控制或改变光信号的传播特性。光学薄膜在其中一些仪器中起着十分重要的作用。在透镜扩束式连接器中，透镜表而需要镀制减反射膜，消除菲涅尔反射的影响。在光纤定向藕合器中，部分反射介质膜镀制在两透镜的结合而上。这种微光元件组成的定向藕合器，结构紧凑、简单，插入损耗较低（1dB），对膜的功率分配不敏感，因此得到很多应用。部分介质反射膜也可以镀制在直角棱镜斜而上，构成一种T形藕合器。另有一种光波分复用器（WDM），属于波长选择性藕合器，是用来合成不同波长的光信号或者分离不同波长的光信号的无源器件。WDM可用各种方法设计制造，其中干涉滤波器型WDM器件的主要特点是信道带宽平坦，插入损耗低，结构尺寸小，性能稳定。它是利用多层介质膜作为滤波器，具体结构有两类：一类为干涉滤波器，另一类为吸收滤波器。两者都可用介质薄膜构成。WDM膜系一般采用1/4波长的厚度，只在两边利用不规则的厚度。采用1/4波长厚度膜系的监控方法简单，极值法具有自动补偿单层膜监控误差。膜系一般采用多个F-P腔的形式，镀膜的材料采用常用的材料二氧化钛。

目前光通信系统中实用的有源器件是掺铒光纤放大器（EDFA）。采用光学镀膜滤光片是常用的一种改善EDFA的增益平坦的手段，另外在EDFA后，探测器前放置一块窄带滤光片可以减少噪声的影响。

2.3应用于农业生产设施

有一种遮阳节能帘膜在农业上用于种植大棚，其功能主要体现在：当夏天气温过高时，反射太阳光，阻挡红外辐射，使棚内温度不至升得太高，起遮阳降温的作用；当冬天气温过低时，反射地表热辐射，使棚内温度不至降得过低，起到保温节能的作用。我国从1997年起开始自行研制新型遮阳节能帘膜，经过反复试验，终于获得成功。新型遮阳节能帘膜系采用在高分子基质材料上真空镀铝膜而制成的。因为铝镀膜层对塑料的附着力强，富有金属光泽；而且铝在所要求的波长范围内反射率较高，厚度40nm的铝镀膜层的反射率达到90%，所以其保温节能性能、耐气候老化性能、耐腐蚀性能、传热性能等都达到了国际水平，有的性能甚至超过了一些发达国家同类产品。另外，高纯度的铝价格比较便宜，这是其他镀膜材料所不及的。目前我国己能稳定地、大规模地生产新型遮阳节能帘膜，且性能价格比优于国际同类产品。

光学薄膜制备技术范文第2篇

硅碳氧薄膜是一种含有Si、C和O三种元素的玻璃状化合物材料，同时拥有碳化硅薄膜及氧化硅薄膜多种优异的特性，如热稳定性好、能带宽、折射率大、硬度高和热导率高等，是一种具有潜在应用价值的新颖光学薄膜.基于硅碳氧薄膜的紫外/可见/近红外透射光谱，采用Swanepoel极值包络线法，结合WDD色散模型，建立了一套精确、方便并适合于计算硅碳氧薄膜光学常数的方法.方便地获得了硅碳氧薄膜折射率、厚度等光学常数.并将厚度计算结果与实际测量值进行了比较.结果表明，试验中研究硅碳氧薄膜光学常数所采用的方法是合理的，能够准确地获得硅碳氧薄膜的折射率及厚度等光学常数.

关键词：

透射光谱；硅碳氧薄膜；光学常数

中图分类号：

O 484.4+1

文献标志码： A

Determination of the Optical Properties of Silicon Oxycarbide

Thin Films from Transmission Spectra

ZHANG Ping1， LI Chen2， CHEN Tao2， WANG Duo-shu2

（1.School of Physics and Electrical Engineering， Taizhou University， Taizhou 318000，

China； 2.Lanzhou Institute of Physics， Lanzhou 730000， China）

Abstract：

Silicon oxycarbide（SiCO）thin films，an advanced optical material，have many preferred properties，such as high thermal conductivity，low thermal expansion coefficient，high hardness，etc.By combining Swanepoel’s theory and the WDD dispersion model，a simple method is established to determine the optical constants of SiCO films directly from the corresponding transmission spectra.The results show that the calculated film thickness is in satisfactory agreement with the result derived from Step Tester Dektak 8，indicating the reliability and feasibility of the method in determining the optical constants of SiCO films.

Key words：

transmission spectra； silicon oxycarbide films； optical properties

0 前 言

硅碳氧（SiCxO4-x）薄膜是一种含有Si、C和O三种元素的玻璃状化合物材料，同时拥有碳化硅薄膜及氧化硅薄膜多种优异的特性，如热稳定性好、能带宽、折射率大、硬度高和热导率高等.由于其优越的光学和力学性能，硅碳氧薄膜是一种更具潜在应用价值的新颖光学薄膜[1-2]，可以用作硅基光电子器件、硅基太阳能电池的增透膜以及窗口层材料.作为功能型光学膜层，薄膜的光学常数（如折射率、 色散常数、厚度等）是其光学性能的直接体现，如何方便而准确地获得薄膜的光学常数对于其应用具有十分重要的意义.

测量薄膜光学常数的方法很多，通常分为非光学方法和光学方法两大类.非光学方法有着稳定性好、分辨率高和测量范围大等优点，但一般只用于测试薄膜的厚度，而且在测试过程中会对样品造成二次损害，限制了这类方法在光学薄膜测试中的应用[3].光学方法中应用最广泛的是光谱法和椭圆偏振法.椭圆偏振法在运用过程中需要的设备及计算模型都较为复杂，而且在测试薄膜厚度较小、折射率相近的样品时所得的结果偏差较大[3].1983年，Swanepoel[4]报道了一种基于透射光谱获得弱吸收薄膜光学常数的方法，该方法称为Swanepoel极值包络线法.由于透射光谱的测量精度比较高，因而该方法在确定弱吸收薄膜光学常数方面得到了广泛的应用[5-8].结果表明，该方法能够准确地得到薄膜的光学常数.

从透射光谱中可以看出，硅碳氧薄膜属于典型的弱吸收薄膜[2]，适用于采用Swanepoel极值包络线法直接计算薄膜的光学常数，但未见相关报道.为此，本文试图根据硅碳氧薄膜的紫外、可见及红外透射光谱，采用Swanepoel极值包络线法结合WDD色散关系，建立一套精确、方便并适合于计算硅碳氧薄膜光学常数的方法.同时将薄膜厚度的计算值与实际结果进行比较，验证该方法的精确度.

1 试 验

本试验采用射频磁控溅射设备，以Ar作为工作气体、硅碳氧陶瓷靶作为溅射靶材，在K9玻璃上制备了硅碳氧薄膜，并经特殊处理在样品上做了一个台阶.在K9玻璃上沉积薄膜主要用于测试薄膜的透射光谱，所制作的台阶用于测试薄膜的厚度.试验前，使用超声波清洗机，把基片放在丙酮及无水酒精中各超声清洗15 min.所有试验本底压强均为3×10-3Pa，在打开挡板沉积薄膜前，利用等离子体轰击靶材10 min，便于清洗靶材表面及稳定等离子体.沉积薄膜时的工作压强为1 Pa，射频溅射功率为300 W，沉积时间为30 min.沉积时，基片温度保持在150±3 ℃.

最后，采用美国PerkinElmer公司生产的紫外/可见/近红外光度计（Lambda 900）获得了以K9玻璃为基片的样品在250～1 800 nm波长范围内的透射光谱，如图1所示.采用美国Veeco精密仪器有限公司Dektak 8探针式轮廓仪（台阶仪）测试了样品薄膜厚度，为619.2 nm.

2 结果与讨论

2.1 薄膜样品的透射光谱及光学常数计算方法

图1给出了K9玻璃及硅碳氧薄膜的透射光谱图.从图1中可以看出，K9玻璃在光谱测试范围内有较好的透射性能，并且透射率一致性也较好.硅碳氧薄膜的透射率随光波波长存在着振荡现象，这种变化源于光在两个界面即空气薄膜及薄膜基片界面的干涉现象[4].在吸收边附近，干涉带逐渐消失，且膜层的透射率由于本征吸收急剧下降.

对于沉积在具有一定厚度的透明基片上厚度均匀的薄膜，其示意图如图2所示（见下页）.图中分别用ds和ns表示基片的厚度和折射率，用d和n表示薄膜的厚度和折射率，用α和κ表示薄膜的吸收系数和消光系数.根据Swanepoel[4]的观点，对于图2（见下页）所示的光学系统，应当满足dds且κ2n2（弱吸收）的情况下，薄膜的透射率T可以用下式表示：

式（2）和式（3）中，透射光谱的上、下包络线TM及Tm可以看成是波长λ的连续函数，可以通过对样品透射光谱的极值进行拟合得到.在TM和Tm确定之后，联立上述方程，就可以很方便地获得薄膜的光学常数.采用包络线法计算光学常数时，要先将透射光谱按对不同谱段吸收的强弱分为弱吸收区、中等吸收区及强吸收区.在本研究中，我们划定波长λ≥800 nm为膜层的弱吸收区域，600 nm≤λ≤ 800 nm为中等吸收区域，λ≤600 nm为强吸收区域.

采用Swanepoel方法结合WDD色散模型确定薄膜光学常数的方法主要包括以下五步：（1）根据样品透射光谱，确定上、下包络线TM及Tm；（2）基于弱吸收和中等吸收区域的包络线计算该光谱区域内膜层折射率；（3）采用WDD色散模型对计算得到的折射率数据进行分析，获得色散常数；（4）将计算得到的折射率数据外推至强吸收区域，获得强吸收波段的折射率；（5）代入薄膜厚度计算公式获得薄膜厚度.

2.2 薄膜样品的折射率、 厚度和色散常数

对于弱吸收及中等吸收区（λ≥600 nm），折射率可以通过下式计算而得：

式中，C1、C2、C3、C4、C5、C6分别是1.039 612 12、0.006 000 698 67、0.231 792 344、0.020 017 914 4、1.010 469 45、103.560 Y653.

由公式（5）计算得到硅碳氧薄膜样品的折射率数据如图3中实线所示.表1给出了薄膜透射光谱极大（小）值对应的波长、透射率及折射率.作为比较，在图3中还给出了由WDD色散关系推导获得的薄膜折射率数值，如图3中虚线所示.

由于式（1）是在κ2n2（弱吸收）的条件下得到的，对于强吸收区，该公式将不再适用，该区域的折射率数值可由WDD单振子色散模型得到.WDD单振子色散模型是Wemple[9]等在1971年提出，认为折射率与单振子能量E0及散射能量Ed存在如下关系：

根据式（6）及已获得的折射率数据，作（n2-1）-1随E2的变化曲线，并进行线性拟合.然后根据该直线的斜率与y轴的交点可以获得E0与Ed.并且根据拟合的直线向强吸收区域外推，便可得到该区域薄膜的折射率.

图3内的插图为WDD色散关系图.插图内的实线为拟合的直线.可以看出，所获得的结果和直线拟合得较好，表明采用WDD色散模型研究所讨论的薄膜体系是合理的.根据线性拟合结果，得到薄膜的E0和Ed值分别是5.2 eV和13.9 eV.

将式（6）外推至短波区域，即可估算出强吸收区域薄膜的折射率，如图3中虚线所示.在光谱的强吸收区域，两种方法获得的折射率差异较大，是由于包络线法不再适用造成的.

采用上述计算得到的折射率数据，可以根据式（7）得到一系列薄膜厚度：

式中，n1、n2为透射光谱中两个相邻的极大值（极小值）λ1、λ2处对应折射率，且有λ1>λ2.计算结果如表1所示，对薄膜厚度计算的平均值为606.8 nm，相对标准方差为2.41%.测试的薄膜厚度值为619.2 nm.结果表明，根据本方法计算获得的薄膜厚度与测量值比较接近，两值相对误差仅为2.0%.从而间接验证了该方法可以较为准确地获得薄膜的折射率、厚度等光学常数.

3 结 论

基于硅碳氧薄膜的透射光谱，根据Swanepoel极值包络线法以及WDD色散模型，建立一套精确、方便并适合于计算硅碳氧薄膜光学常数的方法.结果显示，在透射光谱的弱吸收区，两种方法给出的结果有极好的吻合性，表明采用Swanepoel极值包络线法以及WDD色散模型来研究硅碳氧薄膜光学常数的计算是合理的.薄膜厚度的计算值与实际测量值相对误差仅为2.0%，更进一步验证了该方法的准确度及可靠性.该工作有益于指导硅碳氧薄膜的制备及应用研究.

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光学薄膜制备技术范文第3篇

关键词： 防反射膜，高折射层，低折射层，专利

1 前言

在PDP、CRT、LCD等显示器中，从外部向画面照射光线，会发生该光产生反射而无法看见显示图像的情况，尤其是近年来，伴随着显示器的大型化，解决上述问题变成越来越重要的课题，为了解决这个问题，对各种显示器进行各种防反射处理和防眩处理，作为其中一种方法，在各种显示器上使用防反射薄膜。

防反射薄膜是通过在透明支持体上形成具有适宜厚度和比透明支持体的折射率低的膜制品。为了提高防反射性，由多层薄膜形成的防反射层通常具有由高折射率和低折射率层组成的层状结构。防反射膜的生产可以采用物理气相学沉积（ PVD）、 化学气相沉积（ CVD） 和化学液相沉积（ CLD） 3 种技术来制备光学薄膜，上述方法制作防反射膜要求条件复杂，成本高。为避免CVD苛刻的加工条件及制造成本高的问题，当前湿法涂布技术（即涂布法制备防反射薄膜）取代干法工艺是制造防反射膜的发展趋势。然而，采用湿式处理法制备的防反射薄膜与采用干式处理法制备的防反射膜相比，产生表面硬度、耐擦伤性差、光学性能差、耐溶剂性差的技术问题。因此，对涂层材料的折射率研究是推广湿法工艺研究的关键技术，不同折射率涂层的实现，除聚合体系与固化膜层的光学性能相关外，需要加入不同的材料来改善膜的光学参数及机械性能。

2 低折射率层材料研究进展

2.1氟聚合物

为了获得低的反射，优选将折射率尽可能低的材料用于低折射层。由于防反射膜薄膜设置于显示器的最外面，因此，该薄膜需要高的耐擦伤性。为了获得耐擦性高且厚度约100nm的薄膜，薄膜本身的强度和其与下面层的牢固粘合是必需的。

低折射率的涂层可通过加入低折射率的氟化物或含氟丙烯酸酯聚合物或预聚物来调整涂层涂料的折射率，例如氟化镁、含氟（甲基）丙烯酸酯的共聚物、偏二氟乙烯与四氟乙烯的共聚物及含氟单官能（甲基）丙烯酸酯或含氟二官能（甲基）丙烯酸酯与其他多官能（甲基）丙烯酸酯的共聚物。一般情况下，涂层的折射率与涂层材料分子结构中的氟的百分含量有关，即增加氟的含量会降低涂层的折射率，这些聚合物通过调节分子结构中氟原子取代基的含量及共聚物的结构单元，可在一定范围内调节聚合物的低折射率和其他物理性能，这类含氟聚合物的折射率一般为1.3～1.5，目前已有多种含氟聚合物用于生产。

日本油脂株式会社[1]提供了一种减反射膜，它包括透明基板和一个低折射率材料层，其中低折射率材料层包括如下式（1）所示的含氟多官能（甲基）丙烯酸酯，式中R1、R2、R3和R4是相同或不同的基团，表示氢原子、丙烯酰基或甲基丙烯酰基，且R1与R2中的至少一个以及R3与R4中的至少一个表示丙烯酰基或甲基丙烯酰基；R表示有2个以上氟原子、2～12个碳原子的氟亚烷基，减反射膜由于具有上述低折射率材料层，兼备低折射率、高表面硬度和高粘合力，可应用于各种用途。

美国3M公司[2]使用由官能性含氟聚合物和丙烯酸酯的反应产物形成的低折射层，形成共交联的互穿聚合物网络。反应机理是丙烯酸酯相的多官能成分与含氟聚合物相共价交联。另外，交联使得含氟聚合物相和丙烯酸酯相显著地缠结，由此形成互穿聚合物网络或IPN，可显著改变膜的光反射/吸收特性以及耐久性能。

日本化药株式会社[3]提供了一种防反射膜，其具备基板膜、硬涂层和低折射率层的防反射膜，在基板膜上依次层积有硬涂层和低折射率层，该低折射率层具有比该硬涂层低的折射率，低折射率层由感光性树脂组合物构成，感光性组合物含有分子内具有至少3个以上（甲基）丙烯酰基的多官能（甲基）丙烯酸酯、胶态二氧化硅、以及作为表面改性剂的具有丙烯酰基的有机改性二甲基聚硅氧烷和丙烯酸酯改性全氟聚醚。该防反射膜可以降低反射率，同时可以提高表面的耐擦伤性和防污性。

2.2 无机微粒

为了提高低折射层的耐磨效果，向氟聚合物中添加无机微粒是一种普遍被采用的方法。近两年的专利中也有新的技术发表，例如，富士[4]公开了一种防反射薄膜，它包括在含有具有阴离子基团的聚合物粘结剂的抗静电层上形成的具有1.20～1.55的折射指数的低折射指数层，在该抗静电层中分散有金属氧化物微粒，例如掺杂锑的氧化锡（ATO）和掺杂锡的氧化铟。

富士[5]在其技术中也使用一种中空二氧化硅粒子与一种大尺寸无机细粒组合分散到氟树脂聚合物中。中空二氧化硅细粒平均粒径为40～60nm，无机细粒的粒径要大于中空二氧化硅细粒，但不能大于涂膜厚度的30%～80%。中空二氧化硅颗粒的平均粒径R1与大尺寸无机细粒的平均粒径R2的比之R1：R2为0.6～0.8，因此无机细粒的粒径应为45～65nm。此种无机细粒为金属的氧化物，用量应为占涂层总固含量的45%～60%。

琳得科株式会社[6]在低折射层中掺入比重为1.7～1.9，折射率为1.25～1.36和平均粒径在20～100nm的范围内的多孔性二氧化硅颗粒，通过使用该性状的多孔性二氧化硅颗粒，能获得防反射性能优异的防反射薄膜。

3高折射层技术研究进展

高折射层技术研究主要集中在高折射层成膜树脂的结构选择和改性，以及金属氧化物的研究。高折射率层除了选择光聚合成膜体系具有高折光率外，一般需要掺杂无机纳米氧化物来提高涂层的折射率，用于提高折射率的纳米氧化物有氧化钛、氧化锆、氧化锑、氧化铟锡等，这些氧化物的折射率一般在1.9～2.4左右。

柯尼卡美能达精密光学株式会社[7]，高折射层采用（a）平均一次粒径为10～150nm的金属氧化物微粒，（b）金属化合物，通式为AnMBx-n，（M表示金属原子，A表示可以水解的官能团或者具有可以水解的官能团的烃基，B表示在金属原子M上共价结合或粒子键合的原子团，X表示金属原子M的原子价，n表示2～x的整数）优选烷氧基钛，烷氧基锆或它们的螫合物，添加量优选为其所含金属组分占0.3～5质量%，（c）电离辐射固化型树脂。

为了提供透明性、机械强度、抗静电性和防反射性都优异的防反射叠层体以及使用该防反射叠层体的光学元件，日本瑞翁株式会社[8]在透明塑料薄膜上直接或通过其他层按顺序层压的高折射指数层和其折射指数低于该高折射指数层的低折射指数层，该高折射指数层优选具有导电性微细颗粒，以及活化能量射线固化性树脂和热固性树脂中的至少一种，导电性微细颗粒优选是五氧化二锑和/或掺杂磷的氧化锡的微细颗粒。

4.其他性能改进

除了对低折射层和高折射层的防反射性能改进，人们对如如何满足抗反射膜的防污、防尘要求、如何使防反射膜的反射色具有适度的色彩等的性能也作了研究。

TDK株式会社[9]提出了一种能够形成提高防污性、防污耐久性、耐擦伤性、抗磨损性等的硬涂用组合物。该硬涂用组合物是内含（A）活化能量线固化性硅酮丙烯酸共聚物、（B）活化能量线固化性多官能化合物及（C）导电性材料的硬涂用组合物，其中，该（A）活化能量线固化性硅酮丙烯酸共聚物具有（a-1）聚硅氧烷嵌段、（a-2）含活化能量线固化性双键基团的丙烯酸嵌段及（a-3）含氟烷基的丙烯酸嵌段。

旭硝子株式会社[10]提供了一种反射色具有适度的色彩的同时其多色化得到抑制的防反射层叠体。防反射层叠体（1）具有基体（2）和层叠于该基体（2）的防反射层（3）。该防反射层（3）具有4层结构，自基体侧依次具有第一折射率层（31）、第二折射率层（32）、第三折射率层（33）和第四折射率层（34）。此外，第一折射率层（31）的折射率为1.6～1.9，第二折射率层（32）的折射率为2.2～2.5，第三折射率层（33）的折射率为2.0～2.3，第四折射率层的折射率（34）为1.2～1.5，且第二折射率层（32）的折射率比第三折射率层（33）的折射率大。

5 结语

（1）在显示器领域，防反射膜的技术改进一直广受关注。为了降低传统干式制备方法带来的成本高问题，人们倾向于用湿法制备防反射膜，然而，湿法带来防反射膜反射性差、耐擦伤性差的技术问题。因此，目前研究热点集中在如何对防反射膜的各层材料进行改进来提高防反射膜的防反射性、耐擦伤性、防尘性等。

（2）尽管防反射膜的技术改进已经取得很大的进展，但兼备与干式法相同的低折射率和表面机械性能，同时实现低成本化仍存在挑战。对于无机微粒的粒径控制及填充技术、湿法与干法相结合的制备方法将是防反射膜技术的重点研发方向之一。

参考文献

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光学薄膜制备技术范文第4篇

关键词：化学气相沉积 镀膜机 温度 气体流量 控制 精度

1、前言

低温等离子体广泛应用于镀膜、半导体刻蚀等新材料制造领域。其中射频放电电容耦合等离子体（CCP）是射频等离子体的重要方式[1]。在射频电源作用下，平行板电极间的气体放电激发等离子体，等离子体在电磁场的作用下沉积在基片上形成薄膜。本文研究利用射频等离子体进行等离子体增强化学气相沉积（PECVD）制备（类）金刚石薄膜的工艺过程[2]。对原有的电气控制系统进行了改造，开发了工业控制计算机的控制系统，达到了对数据实时存储、显示和分析目的。

2、工艺简介

RF-500型CVD（化学气相沉积）镀膜机是根据射频放电电容偶合方式产生等离子体的设备，利用它可以进行化学气相沉积镀膜，其射频电源频率为13.56MHz。采用单室平行板电极电容耦合方式。目前该镀膜机可用于纳米级功能薄膜、类金刚石硬质膜、光学薄膜的生产。

RF-500型CVD镀膜机结包括RF-500型CVD镀膜机的真空室、气体入口、射频电极、等离子体、朗缪尔探针、基片架、基片加热丝、热电偶温度传感器、为基片、为放气口。

3、控制系统的组成

为了深入研究薄膜的形成机理，精确控制各种物理量以及便于对数据进一步分析，开发了RF-500型CVD镀膜机计算机控制系统。目的是实现该镀膜机镀膜过程的实时监控，并对数据进行存储和显示，提高可靠性和抗干扰性，使工作人员在友好的人机交互环境下，完成对现场设备的管理，以简化操作，提高效率。

该镀膜机的输入/输出开关量有15个，包括总电源开启/关闭、机械泵开启/关闭、进气阀开启/关闭和温控电源开启/关闭等；输入/输出模拟量有10个，如4路流量、真空度和温度等。

4、控制系统的实现

PLC系统的开关量控制要求准确快速，且控制逻辑容易更改，通过编制简单的梯形图程序就可以实现逻辑控制，即控制逻辑的软件化，这样便于控制逻辑的升级。本计算机控制系统的可编程序控制器选择松下FP2-C1型[3-4]，采用模块化设计，CPU模块具有RS232通讯端口，直接与计算机连接，其I/O模块为FP2-XY64D2T，模拟量采集模块为AD8，模拟量控制模块为DA4。

由于晶体管型PLC带负载能力有限，在工程中PLC一般不直接控制功率较大的接触器和电磁阀，而是通过控制中间继电器（KA），再由中间继电器控制接触器和电磁阀。

质量流量控制器用于对镀膜过程的气体质量流量进行控制。气体从质量流量控制器的气体入口处进入，其流量经质量流量控制器的传感器测量后，从质量流量控制器的出口流出。质量流量控制器内的流量调节阀可以连续改变开度从而连续调节气体的流量。质量流量控制器是没有控制算法的控制元件，其流量的测量信号可以通过其标准信号0-5V输出口输出，由AD8模块传送给计算机，利用计算机内编制的PID控制算法，输出控制量，再由DA4模块输出0-5V标准控制信号给质量流量控制器，使其阀的开度得到连续的控制。图1为某次流量控制实验的响应曲线。从图1可见流量的稳态误差远小于10sccm，说明实现了流量的精确控制。

图1某次流量控制实验的响应曲线图

温度控制是以温度控制器为核心。温度控制器选用日本岛电公司的SR93型，显示精度为0.3级，具有自由输入，手动输出，调节输出限幅，双设定值，双调节输出，模拟变送输出，数字通讯功能。SR93控制器采用了岛电的无超调专家PID算法，两组独立的PID参数，功能完善，能够充分满足系统控制的需求。

控制回路里，K型热电偶测量真空室内温度，并将测得的温度转换为电信号传送给SR93温度控制器，测量值与目标值相比较，经过控制器内专家PID算法运算，控制器输出0-5V标准控制信号。此控制电压经功率调节装置，使可控硅移相触发器控制可控硅在00-1800范围内移相导通，从而控制电阻丝加热，达到温度闭环反馈控制的目的。图2为某次温度控制实验的响应曲线。从图2可见温度的稳态误差小于1℃，无超调。

图2 某温度控制实验的响应曲线图

5、控制系统软件开发

本系统软件开发[5-7]是在三维力控组态软件环境下进行的，根据控制系统的实际配置与工艺要求，软件设计最终实现了以下几点功能：

（1）实现了设备运行状态的动画显示；（2）实现了数据（开关量和模拟量）的实时显示；（3）实现了各种数据的存储及历史运行数据查询和数据报表打印；（4）实现了报警。

6、结束语

对RF-500型CVD镀膜机电气控制系统进行了全面改造，实现了基于工业PC和PLC的开关量及模拟量的控制，开发的控制软件实现了控制工艺的动画显示、数据的实时显示和存储。该控制系统的投入运行表明，其工作稳定可靠，控制精度高，提高了科研效率。

参考文献

[1] 王庆，巴德纯.RH-KTB炉外精炼过程监控软件开发[J].真空与低温，2002， 8 （3）：183～185.

[2] 李崇俊，马伯信.化学气相沉积/渗透技术综述[J].固体火箭技术，1999， 1 （22）：54～58.

[3] 袁任光.集散型控制系统应用技术与实例[M]，北京：机械工业出版社，2003.

[4] 王常力，罗安. 分布式控制系统（DCS）设计与应用[M]，北京：电子工业出版社，2004.

[5] 郭宗仁.可编程序控制器及其通信网络技术[M]，北京：人民邮电出版社，1999.