Die Herstellung optischer Dünnschichtbauelemente erfolgt in einer Vakuumkammer. Das Wachstum der Schicht ist ein mikroskopischer Prozess. Derzeit gibt es jedoch makroskopische Prozesse, die direkt gesteuert werden können, und makroskopische Faktoren, die einen indirekten Einfluss auf die Qualität der Schicht haben. Durch langfristige, kontinuierliche experimentelle Forschung wurde jedoch ein regelmäßiger Zusammenhang zwischen der Schichtqualität und diesen Makrofaktoren entdeckt. Dieser dient als Prozessvorgabe für die Herstellung von Filmträgerbauelementen und spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung hochwertiger optischer Dünnschichtbauelemente.
1. Die Wirkung der Vakuumbeschichtung
Der Einfluss des Vakuumgrads auf die Filmeigenschaften beruht auf dem Energieverlust und den chemischen Reaktionen, die durch die Gasphasenkollision zwischen dem Restgas und den Filmatomen und -molekülen verursacht werden. Bei niedrigem Vakuumgrad steigt die Wahrscheinlichkeit einer Fusion zwischen den Dampfmolekülen des Filmmaterials und den verbleibenden Gasmolekülen, und die kinetische Energie der Dampfmoleküle nimmt stark ab. Dadurch können die Dampfmoleküle das Substrat nicht erreichen oder die Gasadsorptionsschicht auf dem Substrat nicht durchbrechen oder können die Gasadsorptionsschicht kaum durchbrechen, wobei die Adsorptionsenergie am Substrat sehr gering ist. Infolgedessen ist der von optischen Dünnschichtbauelementen abgeschiedene Film locker, hat eine geringe Akkumulationsdichte, eine geringe mechanische Festigkeit, eine nicht reine chemische Zusammensetzung und einen schlechten Brechungsindex und eine geringe Härte der Filmschicht.
Generell verbessert sich mit zunehmendem Vakuum die Struktur des Films, die chemische Zusammensetzung wird reiner, gleichzeitig steigt jedoch die Spannung. Je höher die Reinheit des Metall- und Halbleiterfilms, desto besser. Dies hängt vom Grad des Vakuums ab, der wiederum einen höheren direkten Hohlraum erfordert. Die wichtigsten Eigenschaften von Filmen, die vom Vakuumgrad beeinflusst werden, sind Brechungsindex, Streuung, mechanische Festigkeit und Unlöslichkeit.
2. Einfluss der Abscheidungsrate
Die Abscheidungsrate ist ein Prozessparameter, der die Abscheidungsgeschwindigkeit des Films beschreibt, ausgedrückt durch die Dicke des Films, der sich pro Zeiteinheit auf der Oberfläche der Beschichtung bildet. Die Einheit ist nm·s-1.
Die Abscheidungsrate beeinflusst deutlich den Brechungsindex, die Festigkeit, die mechanische Festigkeit, die Haftung und die Belastbarkeit des Films. Bei niedriger Abscheidungsrate kehren die meisten Dampfmoleküle vom Substrat zurück, die Bildung von Kristallkeimen erfolgt langsam, und Kondensation kann nur an großen Aggregaten erfolgen, wodurch die Filmstruktur gelockert wird. Mit zunehmender Abscheidungsrate bildet sich ein feiner, dichter Film, die Lichtstreuung nimmt ab und die Festigkeit nimmt zu. Daher ist die Wahl der richtigen Filmabscheidungsrate ein wichtiger Aspekt im Verdampfungsprozess. Die genaue Wahl sollte je nach Filmmaterial erfolgen.
Es gibt zwei Methoden, um die Abscheidungsrate zu verbessern: (1) Methode durch Erhöhung der Temperatur der Verdampfungsquelle (2) Methode durch Erhöhung der Fläche der Verdampfungsquelle.
Veröffentlichungszeit: 29. März 2024