Việc chế tạo các thiết bị màng mỏng quang học được thực hiện trong buồng chân không, và sự phát triển của lớp màng là một quá trình vi mô. Tuy nhiên, hiện nay, các quá trình vĩ mô có thể được kiểm soát trực tiếp lại là một số yếu tố vĩ mô có mối quan hệ gián tiếp với chất lượng của lớp màng. Mặc dù vậy, thông qua nghiên cứu thực nghiệm kiên trì lâu dài, người ta đã tìm ra mối quan hệ quy luật giữa chất lượng màng và các yếu tố vĩ mô này, trở thành một quy chuẩn hướng dẫn sản xuất các thiết bị truyền dẫn màng, và đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất các thiết bị màng mỏng quang học chất lượng cao.
1. Tác dụng của mạ chân không
Ảnh hưởng của độ chân không đến các tính chất của màng phim là do sự mất năng lượng và phản ứng hóa học gây ra bởi sự va chạm pha khí giữa khí dư và các nguyên tử, phân tử của màng phim. Nếu độ chân không thấp, xác suất hợp nhất giữa các phân tử hơi của vật liệu màng phim và các phân tử khí còn lại tăng lên, và động năng của các phân tử hơi giảm đi đáng kể, khiến các phân tử hơi không thể tiếp cận chất nền, hoặc không thể xuyên qua lớp hấp phụ khí trên chất nền, hoặc chỉ xuyên qua được lớp hấp phụ khí nhưng năng lượng hấp phụ với chất nền rất nhỏ. Kết quả là, màng phim được lắng đọng bởi các thiết bị màng mỏng quang học bị lỏng lẻo, mật độ tích tụ thấp, độ bền cơ học kém, thành phần hóa học không tinh khiết, và chỉ số khúc xạ và độ cứng của lớp màng phim kém.
Nhìn chung, khi tăng độ chân không, cấu trúc của màng phim được cải thiện, thành phần hóa học trở nên tinh khiết hơn, nhưng ứng suất cũng tăng lên. Độ tinh khiết của màng kim loại và màng bán dẫn càng cao thì càng tốt, chúng phụ thuộc vào độ chân không, đòi hỏi độ rỗng trực tiếp cao hơn. Các tính chất chính của màng phim bị ảnh hưởng bởi độ chân không là chiết suất, tán xạ, độ bền cơ học và độ không tan.
2. Ảnh hưởng của tốc độ lắng đọng
Tốc độ lắng đọng là một thông số quy trình mô tả tốc độ lắng đọng của màng, được biểu thị bằng độ dày của màng hình thành trên bề mặt mạ trong một đơn vị thời gian, đơn vị là nm·s⁻¹.
Tốc độ lắng đọng có ảnh hưởng rõ rệt đến chỉ số khúc xạ, độ cứng, độ bền cơ học, độ bám dính và ứng suất của màng. Nếu tốc độ lắng đọng thấp, hầu hết các phân tử hơi sẽ quay trở lại từ chất nền, sự hình thành các mầm tinh thể diễn ra chậm, và quá trình ngưng tụ chỉ có thể được thực hiện trên các cụm lớn, do đó làm cho cấu trúc của màng trở nên lỏng lẻo. Khi tốc độ lắng đọng tăng lên, một màng mỏng và dày đặc sẽ được hình thành, sự tán xạ ánh sáng sẽ giảm, và độ cứng sẽ tăng lên. Do đó, việc lựa chọn tốc độ lắng đọng màng phù hợp là một vấn đề quan trọng trong quá trình bay hơi, và việc lựa chọn cụ thể cần được xác định dựa trên vật liệu của màng.
Có hai phương pháp để cải thiện tốc độ lắng đọng: (1) phương pháp tăng nhiệt độ nguồn bay hơi (2) phương pháp tăng diện tích nguồn bay hơi.
Thời gian đăng bài: 29/03/2024