การผลิตอุปกรณ์ฟิล์มบางทางแสงนั้นดำเนินการในห้องสุญญากาศ และการเติบโตของชั้นฟิล์มเป็นกระบวนการระดับจุลภาค อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน กระบวนการระดับมหภาคที่สามารถควบคุมได้โดยตรงนั้นมีเพียงปัจจัยระดับมหภาคบางอย่างที่มีความสัมพันธ์ทางอ้อมกับคุณภาพของชั้นฟิล์มเท่านั้น ถึงกระนั้น จากการวิจัยเชิงทดลองอย่างต่อเนื่องในระยะยาว นักวิจัยได้ค้นพบความสัมพันธ์ที่สม่ำเสมอระหว่างคุณภาพของฟิล์มกับปัจจัยระดับมหภาคเหล่านี้ ซึ่งได้กลายเป็นข้อกำหนดกระบวนการเพื่อเป็นแนวทางในการผลิตอุปกรณ์ฟิล์มบางทางแสง และมีบทบาทสำคัญในการผลิตอุปกรณ์ฟิล์มบางทางแสงคุณภาพสูง
1. ผลของกระบวนการชุบด้วยความร้อนในสุญญากาศ
อิทธิพลของระดับสุญญากาศต่อคุณสมบัติของฟิล์มเกิดจากการสูญเสียพลังงานและปฏิกิริยาเคมีที่เกิดจากการชนกันระหว่างก๊าซที่เหลืออยู่กับอะตอมและโมเลกุลของฟิล์ม หากระดับสุญญากาศต่ำ ความน่าจะเป็นของการหลอมรวมระหว่างโมเลกุลไอของวัสดุฟิล์มกับโมเลกุลก๊าซที่เหลืออยู่จะเพิ่มขึ้น และพลังงานจลน์ของโมเลกุลไอจะลดลงอย่างมาก ทำให้โมเลกุลไอไม่สามารถเข้าถึงพื้นผิวได้ หรือไม่สามารถทะลุผ่านชั้นการดูดซับก๊าซบนพื้นผิวได้ หรือสามารถทะลุผ่านชั้นการดูดซับก๊าซได้เพียงเล็กน้อย แต่พลังงานการดูดซับกับพื้นผิวมีค่าน้อยมาก ส่งผลให้ฟิล์มที่ได้จากการเคลือบอุปกรณ์ฟิล์มบางทางแสงนั้นหลวม ความหนาแน่นของการสะสมต่ำ ความแข็งแรงเชิงกลต่ำ องค์ประกอบทางเคมีไม่บริสุทธิ์ และดัชนีหักเหและความแข็งของชั้นฟิล์มต่ำ
โดยทั่วไปแล้ว เมื่อระดับสุญญากาศเพิ่มขึ้น โครงสร้างของฟิล์มจะดีขึ้น องค์ประกอบทางเคมีจะบริสุทธิ์มากขึ้น แต่ความเครียดก็จะเพิ่มขึ้นด้วย ยิ่งความบริสุทธิ์ของฟิล์มโลหะและฟิล์มเซมิคอนดักเตอร์สูงเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น ซึ่งขึ้นอยู่กับระดับสุญญากาศที่ต้องการปริมาณช่องว่างโดยตรงที่สูงขึ้น คุณสมบัติหลักของฟิล์มที่ได้รับผลกระทบจากระดับสุญญากาศ ได้แก่ ดัชนีหักเห การกระเจิง ความแข็งแรงเชิงกล และความไม่ละลาย
2. อิทธิพลของอัตราการตกตะกอน
อัตราการตกตะกอนเป็นพารามิเตอร์ของกระบวนการที่อธิบายความเร็วในการตกตะกอนของฟิล์ม โดยแสดงเป็นความหนาของฟิล์มที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของการชุบในหน่วยเวลา และมีหน่วยเป็น nm·s⁻¹
อัตราการตกตะกอนมีอิทธิพลอย่างชัดเจนต่อดัชนีหักเห ความแข็ง ความแข็งแรงเชิงกล การยึดเกาะ และความเค้นของฟิล์ม หากอัตราการตกตะกอนต่ำ โมเลกุลไอส่วนใหญ่จะกลับคืนสู่พื้นผิว การก่อตัวของนิวเคลียสผลึกจะช้า และการควบแน่นจะเกิดขึ้นได้เฉพาะบนกลุ่มก้อนขนาดใหญ่เท่านั้น ทำให้โครงสร้างของฟิล์มหลวม ในทางกลับกัน เมื่ออัตราการตกตะกอนเพิ่มขึ้น ฟิล์มที่ละเอียดและหนาแน่นจะเกิดขึ้น การกระเจิงของแสงจะลดลง และความแข็งจะเพิ่มขึ้น ดังนั้น การเลือกอัตราการตกตะกอนของฟิล์มที่เหมาะสมจึงเป็นประเด็นสำคัญในกระบวนการระเหย และควรเลือกอัตราที่เหมาะสมตามวัสดุของฟิล์ม
มีสองวิธีในการปรับปรุงอัตราการตกตะกอน: (1) วิธีเพิ่มอุณหภูมิแหล่งระเหย (2) วิธีเพิ่มพื้นที่แหล่งระเหย
วันที่โพสต์: 29 มีนาคม 2024