De fabricage van optische dunnefilmcomponenten vindt plaats in een vacuümkamer, waarbij de groei van de filmlaag een microscopisch proces is. Momenteel zijn er echter slechts enkele macroscopische factoren die direct controleerbaar zijn en die een indirecte relatie hebben met de kwaliteit van de filmlaag. Desondanks is door langdurig en aanhoudend experimenteel onderzoek een regelmatig verband gevonden tussen de filmkwaliteit en deze macroscopische factoren. Dit verband is uitgegroeid tot een processpecificatie die richtinggevend is voor de fabricage van dunnefilmcomponenten en speelt een belangrijke rol bij de productie van hoogwaardige optische dunnefilmcomponenten.
1. Het effect van vacuümbeplating
De invloed van de vacuümgraad op de eigenschappen van de film is te wijten aan het energieverlies en de chemische reacties die ontstaan door botsingen in de gasfase tussen het restgas en de atomen en moleculen van de film. Bij een lage vacuümgraad neemt de kans op fusie tussen de dampmoleculen van het filmmateriaal en de resterende gasmoleculen toe, waardoor de kinetische energie van de dampmoleculen sterk afneemt. Hierdoor kunnen de dampmoleculen het substraat niet bereiken, of niet door de gasadsorptielaag op het substraat heen breken, of er nauwelijks doorheen breken, maar met een zeer lage adsorptie-energie. Het gevolg hiervan is dat de film die wordt afgezet met optische dunnefilmapparaten los is, een lage accumulatiedichtheid heeft, een slechte mechanische sterkte, een onzuivere chemische samenstelling en een lage brekingsindex en hardheid van de filmlaag.
Over het algemeen verbetert de structuur van de film naarmate het vacuüm toeneemt, wordt de chemische samenstelling zuiverder, maar neemt de spanning toe. Hoe hoger de zuiverheid van de metaalfilm en halfgeleiderfilm, hoe beter. Deze eigenschappen zijn afhankelijk van de mate van vacuüm, wat een hogere directe holte vereist. De belangrijkste eigenschappen van films die door de mate van vacuüm worden beïnvloed, zijn de brekingsindex, verstrooiing, mechanische sterkte en onoplosbaarheid.
2. Invloed van de afzettingssnelheid
De afzettingssnelheid is een procesparameter die de afzettingssnelheid van de film beschrijft, uitgedrukt als de dikte van de film die per tijdseenheid op het oppervlak van de beplating wordt gevormd, en de eenheid is nm·s⁻¹.
De afzettingssnelheid heeft een duidelijke invloed op de brekingsindex, stevigheid, mechanische sterkte, hechting en spanning van de film. Bij een lage afzettingssnelheid keren de meeste dampmoleculen terug van het substraat, verloopt de vorming van kristalkernen traag en kan condensatie alleen plaatsvinden op grote aggregaten, waardoor de filmstructuur losser wordt. Met een hogere afzettingssnelheid wordt een fijnere en dichtere film gevormd, neemt de lichtverstrooiing af en neemt de stevigheid toe. Het kiezen van de juiste afzettingssnelheid is daarom een belangrijk aspect in het verdampingsproces, en de specifieke keuze moet worden bepaald op basis van het filmmateriaal.
Er zijn twee methoden om de depositiesnelheid te verbeteren: (1) het verhogen van de temperatuur van de verdampingsbron (2) het vergroten van het oppervlak van de verdampingsbron.
Geplaatst op: 29 maart 2024