تُصنع أجهزة الأغشية الرقيقة البصرية في حجرة مفرغة، ويُعد نمو طبقة الغشاء عملية مجهرية. ومع ذلك، فإن العمليات العيانية التي يمكن التحكم فيها مباشرةً هي بعض العوامل العيانية التي لها علاقة غير مباشرة بجودة طبقة الغشاء. ومع ذلك، ومن خلال البحوث التجريبية المستمرة طويلة الأمد، تم التوصل إلى علاقة منتظمة بين جودة الغشاء وهذه العوامل، والتي أصبحت معيارًا لعملية تصنيع أجهزة انتقال الغشاء، وتلعب دورًا هامًا في تصنيع أجهزة الأغشية الرقيقة البصرية عالية الجودة.
1. تأثير الطلاء الفراغي
يؤثر الفراغ على خصائص الغشاء بسبب فقدان الطاقة والتفاعل الكيميائي الناتج عن تصادم الطور الغازي بين الغاز المتبقي وذرات وجزيئات الغشاء. إذا كانت درجة الفراغ منخفضة، يزداد احتمال اندماج جزيئات بخار مادة الغشاء مع جزيئات الغاز المتبقية، وتنخفض الطاقة الحركية لجزيئات البخار بشكل كبير، مما يجعل جزيئات البخار غير قادرة على الوصول إلى الركيزة، أو غير قادرة على اختراق طبقة امتصاص الغاز على الركيزة، أو بالكاد قادرة على اختراق طبقة امتصاص الغاز ولكن طاقة الامتصاص مع الركيزة صغيرة جدًا. ونتيجة لذلك، يكون الغشاء المترسب بواسطة أجهزة الأغشية الرقيقة البصرية رخوًا، وكثافة التراكم منخفضة، والقوة الميكانيكية ضعيفة، والتركيب الكيميائي غير نقي، ومعامل الانكسار وصلابة طبقة الغشاء ضعيفين.
عمومًا، مع زيادة الفراغ، تتحسن بنية الغشاء، ويصبح تركيبه الكيميائي نقيًا، لكن يزداد الإجهاد. كلما زادت نقاء الغشاء المعدني وغشائي أشباه الموصلات، كان ذلك أفضل، إذ يعتمدان على درجة الفراغ، مما يتطلب فراغًا مباشرًا أكبر. الخصائص الرئيسية للأغشية المتأثرة بدرجة الفراغ هي معامل الانكسار، والتشتت، والقوة الميكانيكية، وعدم الذوبان.
2. تأثير معدل الترسيب
معدل الترسيب هو معلمة عملية تصف سرعة ترسيب الفيلم، ويتم التعبير عنها من خلال سمك الفيلم المتشكل على سطح الطلاء في وحدة زمنية، والوحدة هي نانومتر·ثانية-1.
يؤثر معدل الترسيب بشكل واضح على معامل الانكسار، والصلابة، والقوة الميكانيكية، والالتصاق، والإجهاد للفيلم. إذا كان معدل الترسيب منخفضًا، فإن معظم جزيئات البخار تعود من الركيزة، ويبطئ تكوين نوى البلورات، ولا يحدث التكثيف إلا على التجمعات الكبيرة، مما يجعل بنية الفيلم فضفاضة. مع زيادة معدل الترسيب، يتشكل فيلم ناعم وكثيف، ويقل تشتت الضوء، وتزداد صلابته. لذلك، يُعد اختيار معدل ترسيب الفيلم المناسب أمرًا بالغ الأهمية في عملية التبخر، ويجب تحديده بناءً على مادة الفيلم.
هناك طريقتان لتحسين معدل الترسيب: (1) طريقة زيادة درجة حرارة مصدر التبخر (2) طريقة زيادة مساحة مصدر التبخر.
وقت النشر: ٢٩ مارس ٢٠٢٤