Производство оптических тонкопленочных устройств осуществляется в вакуумной камере, и рост пленочного слоя представляет собой микроскопический процесс. Однако в настоящее время макроскопические процессы, которые можно непосредственно контролировать, — это некоторые макроскопические факторы, косвенно связанные с качеством пленочного слоя. Тем не менее, благодаря длительным экспериментальным исследованиям была обнаружена закономерность между качеством пленки и этими макрофакторами, что стало технологической спецификацией, определяющей производство пленочных устройств, и играет важную роль в изготовлении высококачественных оптических тонкопленочных устройств.
1. Влияние вакуумного напыления
Влияние степени вакуума на свойства пленки обусловлено потерями энергии и химическими реакциями, вызванными столкновениями остаточного газа с атомами и молекулами пленки в газовой фазе. При низкой степени вакуума возрастает вероятность слияния молекул пара материала пленки с молекулами остаточного газа, а кинетическая энергия молекул пара значительно снижается, в результате чего молекулы пара не могут достичь подложки, не могут пробить слой адсорбции газа на подложке или едва могут пробить слой адсорбции газа, но энергия адсорбции на подложке очень мала. В результате пленка, полученная с помощью оптических тонкопленочных устройств, получается рыхлой, имеет низкую плотность накопления, низкую механическую прочность, нечистый химический состав, а также низкий показатель преломления и низкую твердость пленочного слоя.
В целом, с увеличением вакуума улучшается структура пленки, химический состав становится чище, но возрастает напряжение. Чем выше чистота металлической и полупроводниковой пленки, тем лучше, это зависит от степени вакуума, которая требует большего количества прямых пустот. Основные свойства пленок, зависящие от степени вакуума, — это показатель преломления, рассеяние, механическая прочность и нерастворимость.
2. Влияние скорости осаждения
Скорость осаждения — это параметр процесса, описывающий скорость осаждения пленки, выраженную толщиной пленки, образующейся на поверхности покрытия за единицу времени, в единицах измерения нм·с⁻¹.
Скорость осаждения оказывает существенное влияние на показатель преломления, прочность, механическую прочность, адгезию и напряжение пленки. При низкой скорости осаждения большая часть молекул пара возвращается с подложки, образование кристаллических ядер замедляется, и конденсация может происходить только на крупных агрегатах, что приводит к рыхлой структуре пленки. С увеличением скорости осаждения образуется тонкая и плотная пленка, уменьшается рассеяние света и повышается прочность. Поэтому правильный выбор скорости осаждения пленки является важным вопросом в процессе испарения, и конкретный выбор должен определяться в зависимости от материала пленки.
Существует два метода повышения скорости осаждения: (1) метод повышения температуры источника испарения (2) метод увеличения площади источника испарения.
Дата публикации: 29 марта 2024 г.