تُصنع أجهزة الأغشية الرقيقة البصرية في غرفة مفرغة من الهواء، وتُعد عملية نمو طبقة الغشاء عملية مجهرية. مع ذلك، فإن العمليات الكلية التي يمكن التحكم بها مباشرةً حاليًا هي عوامل كلية ترتبط بشكل غير مباشر بجودة طبقة الغشاء. على الرغم من ذلك، ومن خلال أبحاث تجريبية متواصلة طويلة الأمد، تم التوصل إلى علاقة منتظمة بين جودة الغشاء وهذه العوامل الكلية، والتي أصبحت معيارًا أساسيًا لتوجيه عملية تصنيع أجهزة الأغشية الرقيقة، وتلعب دورًا هامًا في إنتاج أجهزة أغشية رقيقة بصرية عالية الجودة.
1. تأثير الطلاء الفراغي
يعود تأثير درجة الفراغ على خصائص الفيلم إلى فقدان الطاقة والتفاعل الكيميائي الناتج عن تصادم الطور الغازي بين الغاز المتبقي وذرات وجزيئات الفيلم. عند انخفاض درجة الفراغ، يزداد احتمال اندماج جزيئات بخار مادة الفيلم مع جزيئات الغاز المتبقية، مما يقلل بشكل كبير من الطاقة الحركية لجزيئات البخار، ويجعلها غير قادرة على الوصول إلى الركيزة، أو غير قادرة على اختراق طبقة امتصاص الغاز عليها، أو بالكاد قادرة على اختراقها ولكن بطاقة امتصاصها مع الركيزة تكون ضئيلة للغاية. ونتيجة لذلك، يكون الفيلم المُرسب بواسطة أجهزة الأغشية الرقيقة البصرية غير متماسك، وكثافة التراكم منخفضة، والمتانة الميكانيكية ضعيفة، والتركيب الكيميائي غير نقي، ومعامل الانكسار وصلابة طبقة الفيلم منخفضة.
بشكل عام، مع زيادة الفراغ، تتحسن بنية الفيلم، ويصبح تركيبه الكيميائي أنقى، لكن الإجهاد يزداد. كلما زادت نقاوة الفيلم المعدني وفيلم أشباه الموصلات، كان ذلك أفضل، ويعتمد ذلك على درجة الفراغ، التي تتطلب فراغًا مباشرًا أكبر. من أهم خصائص الأفلام المتأثرة بدرجة الفراغ: معامل الانكسار، والتشتت، والمتانة الميكانيكية، وعدم الذوبان.
2. تأثير معدل الترسيب
معدل الترسيب هو معلمة عملية تصف سرعة ترسيب الفيلم، ويتم التعبير عنها بسمك الفيلم المتكون على سطح الطلاء في وحدة الزمن، ووحدتها هي نانومتر/ثانية.
يؤثر معدل الترسيب بشكل واضح على معامل الانكسار، والصلابة، والقوة الميكانيكية، والالتصاق، والإجهاد في طبقة الفيلم. فإذا كان معدل الترسيب منخفضًا، تعود معظم جزيئات البخار من الركيزة، مما يُبطئ عملية تكوين النوى البلورية، ولا يمكن التكثيف إلا على التجمعات الكبيرة، وبالتالي تصبح بنية الفيلم غير متماسكة. ومع زيادة معدل الترسيب، تتشكل طبقة رقيقة وكثيفة، ويقل تشتت الضوء، وتزداد الصلابة. لذا، يُعد اختيار معدل الترسيب الأمثل للفيلم مسألة بالغة الأهمية في عملية التبخير، ويجب تحديد هذا الاختيار بناءً على مادة الفيلم.
هناك طريقتان لتحسين معدل الترسيب: (1) طريقة زيادة درجة حرارة مصدر التبخر (2) طريقة زيادة مساحة مصدر التبخر.
تاريخ النشر: 29 مارس 2024