光學薄膜制備技術

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光學薄膜制備技術范文第1篇

1.1物理氣相學沉積（PVD）

1）熱蒸發

光學薄膜器件主要采用真空環境下的熱蒸發方法制造，此方法簡單、經濟、操作方便。盡管光學薄膜制備技術得到長足發展，但是真空熱蒸發依然是最主要的沉積手段，當然熱蒸發技術本身也隨著科學技術的發展與時俱進。

2）濺射

濺射指用高速正離子轟擊膜料（靶）表面，通過動量傳遞，使其分子或原子獲得足夠的動能面從靶表而逸出（濺射），在被鍍件表面凝聚成膜。其膜層附著力強，純度高，可同時濺射多種不同成分的合金膜或化合物。

3）離子鍍

離子鍍兼有熱蒸發的高成膜速率和濺射高能離子轟擊獲得致密膜層的雙優效果，離子鍍膜層附著力強、致密，離子鍍常見類型：蒸發源和離化方式。

4）離子輔助鍍

在熱蒸發鍍膜技術中增設離子發生器――離子源，產生離子束，在熱蒸發進行的同時，用離子束轟擊正在生長的膜層，形成致密均勻結構（聚集密度接近于1），使膜層的穩定性提光學薄膜制備技術高，達到改善膜層光學和機械性能。

離子輔助鍍技術與離子鍍技術相比，薄膜的光學性能更佳，膜層的吸收減少，波長漂移極小，牢固度好，該技術適合室溫基底和二氧化鈦等高熔點氧化物薄膜的鍍制，也適合變密度薄膜、優質分光鏡和高性能濾光片的鍍制四。

1.2化學氣相沉積（CVD）

化學氣相沉積（CVD）一般需要較高的沉積溫度，而且在薄膜制備前需要特定的先驅反應物，通過原子、分子間化學反應的途徑來生成固態薄膜的技術，CVD技術制備薄膜的沉積速率一般較高。但在薄膜制備過程中也會產生可燃、有毒等一些副產物。

1.3化學液相沉積（CLD）

化學液相沉積（CLD）工藝簡單，制造成本低，但膜層厚度不能精確控制，膜層強度差，較難獲得多層膜，還造成廢水、廢氣污染的問題。

2光學薄膜的應用

2.1應用于照明設備

利用光學薄膜的干涉特性，選擇性地吸收，反射或透射照明光源中的紅外輻射能量，己成為近年熱性能光學控制薄膜的一個重要應用領域。其中對可見光具有很高透過率的紅外高反射薄膜，用于白熾燈、鹵素燈、低壓鈉燈等照明光源上，既可提高能量利用率，又能改變光源光譜的能量分布，滿足特定照明的需求。紅外高反射薄膜中用途較廣的是金屬-介質復合膜和全介質多層干涉膜。

采用氧化錫膜系結構的金屬價質復合膜，用熱蒸發方法鍍制于白熾燈玻殼內表而，可使白熾燈的相對光譜能量分布中紅外輻射能量近乎為零，而可見光的光譜能量卻較未鍍膜時有所增加，使相同功率的鍍膜白熾燈輸出光通量較普通燈泡變大，起到了一定的節能作用。

但是，金屬――介質復合膜的熱穩定性和化學穩定性較差，而且其光學特性也不夠理想，因此，目前用于高溫照明光源的薄膜大多選用全介質膜系結構。據稱，采用二氧化鈦等多層全介質干涉膜系、鍍制在鹵素燈的真空玻璃燈管外壁，節能已達到15%――40%，而且這類膜系屬于硬膜，除了具有很好的熱穩定性和化學穩定性外，還有良好的機械特性。其中適用于高功率鹵素燈（常用于復印機曝光燈）和鈉燈等光源的較理想是多層介質膜。該薄膜的光學特性基本上不受溫度影響，具有良好的耐熱性。

2.2應用于光纖通信

光纖系統也像電子線路系統一樣，需要許多無源器件來實現光纖光路的連接，分路，合路，交換，隔離以及控制或改變光信號的傳播特性。光學薄膜在其中一些儀器中起著十分重要的作用。在透鏡擴束式連接器中，透鏡表而需要鍍制減反射膜，消除菲涅爾反射的影響。在光纖定向藕合器中，部分反射介質膜鍍制在兩透鏡的結合而上。這種微光元件組成的定向藕合器，結構緊湊、簡單，插入損耗較低（1dB），對膜的功率分配不敏感，因此得到很多應用。部分介質反射膜也可以鍍制在直角棱鏡斜而上，構成一種T形藕合器。另有一種光波分復用器（WDM），屬于波長選擇性藕合器，是用來合成不同波長的光信號或者分離不同波長的光信號的無源器件。WDM可用各種方法設計制造，其中干涉濾波器型WDM器件的主要特點是信道帶寬平坦，插入損耗低，結構尺寸小，性能穩定。它是利用多層介質膜作為濾波器，具體結構有兩類：一類為干涉濾波器，另一類為吸收濾波器。兩者都可用介質薄膜構成。WDM膜系一般采用1/4波長的厚度，只在兩邊利用不規則的厚度。采用1/4波長厚度膜系的監控方法簡單，極值法具有自動補償單層膜監控誤差。膜系一般采用多個F-P腔的形式，鍍膜的材料采用常用的材料二氧化鈦。

目前光通信系統中實用的有源器件是摻鉺光纖放大器（EDFA）。采用光學鍍膜濾光片是常用的一種改善EDFA的增益平坦的手段，另外在EDFA后，探測器前放置一塊窄帶濾光片可以減少噪聲的影響。

2.3應用于農業生產設施

有一種遮陽節能簾膜在農業上用于種植大棚，其功能主要體現在：當夏天氣溫過高時，反射太陽光，阻擋紅外輻射，使棚內溫度不至升得太高，起遮陽降溫的作用；當冬天氣溫過低時，反射地表熱輻射，使棚內溫度不至降得過低，起到保溫節能的作用。我國從1997年起開始自行研制新型遮陽節能簾膜，經過反復試驗，終于獲得成功。新型遮陽節能簾膜系采用在高分子基質材料上真空鍍鋁膜而制成的。因為鋁鍍膜層對塑料的附著力強，富有金屬光澤；而且鋁在所要求的波長范圍內反射率較高，厚度40nm的鋁鍍膜層的反射率達到90%，所以其保溫節能性能、耐氣候老化性能、耐腐蝕性能、傳熱性能等都達到了國際水平，有的性能甚至超過了一些發達國家同類產品。另外，高純度的鋁價格比較便宜，這是其他鍍膜材料所不及的。目前我國己能穩定地、大規模地生產新型遮陽節能簾膜，且性能價格比優于國際同類產品。

光學薄膜制備技術范文第2篇

硅碳氧薄膜是一種含有Si、C和O三種元素的玻璃狀化合物材料，同時擁有碳化硅薄膜及氧化硅薄膜多種優異的特性，如熱穩定性好、能帶寬、折射率大、硬度高和熱導率高等，是一種具有潛在應用價值的新穎光學薄膜.基于硅碳氧薄膜的紫外/可見/近紅外透射光譜，采用Swanepoel極值包絡線法，結合WDD色散模型，建立了一套精確、方便并適合于計算硅碳氧薄膜光學常數的方法.方便地獲得了硅碳氧薄膜折射率、厚度等光學常數.并將厚度計算結果與實際測量值進行了比較.結果表明，試驗中研究硅碳氧薄膜光學常數所采用的方法是合理的，能夠準確地獲得硅碳氧薄膜的折射率及厚度等光學常數.

關鍵詞：

透射光譜；硅碳氧薄膜；光學常數

中圖分類號：

O 484.4+1

文獻標志碼： A

Determination of the Optical Properties of Silicon Oxycarbide

Thin Films from Transmission Spectra

ZHANG Ping1， LI Chen2， CHEN Tao2， WANG Duo-shu2

（1.School of Physics and Electrical Engineering， Taizhou University， Taizhou 318000，

China； 2.Lanzhou Institute of Physics， Lanzhou 730000， China）

Abstract：

Silicon oxycarbide（SiCO）thin films，an advanced optical material，have many preferred properties，such as high thermal conductivity，low thermal expansion coefficient，high hardness，etc.By combining Swanepoel’s theory and the WDD dispersion model，a simple method is established to determine the optical constants of SiCO films directly from the corresponding transmission spectra.The results show that the calculated film thickness is in satisfactory agreement with the result derived from Step Tester Dektak 8，indicating the reliability and feasibility of the method in determining the optical constants of SiCO films.

Key words：

transmission spectra； silicon oxycarbide films； optical properties

0 前 言

硅碳氧（SiCxO4-x）薄膜是一種含有Si、C和O三種元素的玻璃狀化合物材料，同時擁有碳化硅薄膜及氧化硅薄膜多種優異的特性，如熱穩定性好、能帶寬、折射率大、硬度高和熱導率高等.由于其優越的光學和力學性能，硅碳氧薄膜是一種更具潛在應用價值的新穎光學薄膜[1-2]，可以用作硅基光電子器件、硅基太陽能電池的增透膜以及窗口層材料.作為功能型光學膜層，薄膜的光學常數（如折射率、 色散常數、厚度等）是其光學性能的直接體現，如何方便而準確地獲得薄膜的光學常數對于其應用具有十分重要的意義.

測量薄膜光學常數的方法很多，通常分為非光學方法和光學方法兩大類.非光學方法有著穩定性好、分辨率高和測量范圍大等優點，但一般只用于測試薄膜的厚度，而且在測試過程中會對樣品造成二次損害，限制了這類方法在光學薄膜測試中的應用[3].光學方法中應用最廣泛的是光譜法和橢圓偏振法.橢圓偏振法在運用過程中需要的設備及計算模型都較為復雜，而且在測試薄膜厚度較小、折射率相近的樣品時所得的結果偏差較大[3].1983年，Swanepoel[4]報道了一種基于透射光譜獲得弱吸收薄膜光學常數的方法，該方法稱為Swanepoel極值包絡線法.由于透射光譜的測量精度比較高，因而該方法在確定弱吸收薄膜光學常數方面得到了廣泛的應用[5-8].結果表明，該方法能夠準確地得到薄膜的光學常數.

從透射光譜中可以看出，硅碳氧薄膜屬于典型的弱吸收薄膜[2]，適用于采用Swanepoel極值包絡線法直接計算薄膜的光學常數，但未見相關報道.為此，本文試圖根據硅碳氧薄膜的紫外、可見及紅外透射光譜，采用Swanepoel極值包絡線法結合WDD色散關系，建立一套精確、方便并適合于計算硅碳氧薄膜光學常數的方法.同時將薄膜厚度的計算值與實際結果進行比較，驗證該方法的精確度.

1 試 驗

本試驗采用射頻磁控濺射設備，以Ar作為工作氣體、硅碳氧陶瓷靶作為濺射靶材，在K9玻璃上制備了硅碳氧薄膜，并經特殊處理在樣品上做了一個臺階.在K9玻璃上沉積薄膜主要用于測試薄膜的透射光譜，所制作的臺階用于測試薄膜的厚度.試驗前，使用超聲波清洗機，把基片放在丙酮及無水酒精中各超聲清洗15 min.所有試驗本底壓強均為3×10-3Pa，在打開擋板沉積薄膜前，利用等離子體轟擊靶材10 min，便于清洗靶材表面及穩定等離子體.沉積薄膜時的工作壓強為1 Pa，射頻濺射功率為300 W，沉積時間為30 min.沉積時，基片溫度保持在150±3 ℃.

最后，采用美國PerkinElmer公司生產的紫外/可見/近紅外光度計（Lambda 900）獲得了以K9玻璃為基片的樣品在250～1 800 nm波長范圍內的透射光譜，如圖1所示.采用美國Veeco精密儀器有限公司Dektak 8探針式輪廓儀（臺階儀）測試了樣品薄膜厚度，為619.2 nm.

2 結果與討論

2.1 薄膜樣品的透射光譜及光學常數計算方法

圖1給出了K9玻璃及硅碳氧薄膜的透射光譜圖.從圖1中可以看出，K9玻璃在光譜測試范圍內有較好的透射性能，并且透射率一致性也較好.硅碳氧薄膜的透射率隨光波波長存在著振蕩現象，這種變化源于光在兩個界面即空氣薄膜及薄膜基片界面的干涉現象[4].在吸收邊附近，干涉帶逐漸消失，且膜層的透射率由于本征吸收急劇下降.

對于沉積在具有一定厚度的透明基片上厚度均勻的薄膜，其示意圖如圖2所示（見下頁）.圖中分別用ds和ns表示基片的厚度和折射率，用d和n表示薄膜的厚度和折射率，用α和κ表示薄膜的吸收系數和消光系數.根據Swanepoel[4]的觀點，對于圖2（見下頁）所示的光學系統，應當滿足dds且κ2n2（弱吸收）的情況下，薄膜的透射率T可以用下式表示：

式（2）和式（3）中，透射光譜的上、下包絡線TM及Tm可以看成是波長λ的連續函數，可以通過對樣品透射光譜的極值進行擬合得到.在TM和Tm確定之后，聯立上述方程，就可以很方便地獲得薄膜的光學常數.采用包絡線法計算光學常數時，要先將透射光譜按對不同譜段吸收的強弱分為弱吸收區、中等吸收區及強吸收區.在本研究中，我們劃定波長λ≥800 nm為膜層的弱吸收區域，600 nm≤λ≤ 800 nm為中等吸收區域，λ≤600 nm為強吸收區域.

采用Swanepoel方法結合WDD色散模型確定薄膜光學常數的方法主要包括以下五步：（1）根據樣品透射光譜，確定上、下包絡線TM及Tm；（2）基于弱吸收和中等吸收區域的包絡線計算該光譜區域內膜層折射率；（3）采用WDD色散模型對計算得到的折射率數據進行分析，獲得色散常數；（4）將計算得到的折射率數據外推至強吸收區域，獲得強吸收波段的折射率；（5）代入薄膜厚度計算公式獲得薄膜厚度.

2.2 薄膜樣品的折射率、 厚度和色散常數

對于弱吸收及中等吸收區（λ≥600 nm），折射率可以通過下式計算而得：

式中，C1、C2、C3、C4、C5、C6分別是1.039 612 12、0.006 000 698 67、0.231 792 344、0.020 017 914 4、1.010 469 45、103.560 Y653.

由公式（5）計算得到硅碳氧薄膜樣品的折射率數據如圖3中實線所示.表1給出了薄膜透射光譜極大（小）值對應的波長、透射率及折射率.作為比較，在圖3中還給出了由WDD色散關系推導獲得的薄膜折射率數值，如圖3中虛線所示.

由于式（1）是在κ2n2（弱吸收）的條件下得到的，對于強吸收區，該公式將不再適用，該區域的折射率數值可由WDD單振子色散模型得到.WDD單振子色散模型是Wemple[9]等在1971年提出，認為折射率與單振子能量E0及散射能量Ed存在如下關系：

根據式（6）及已獲得的折射率數據，作（n2-1）-1隨E2的變化曲線，并進行線性擬合.然后根據該直線的斜率與y軸的交點可以獲得E0與Ed.并且根據擬合的直線向強吸收區域外推，便可得到該區域薄膜的折射率.

圖3內的插圖為WDD色散關系圖.插圖內的實線為擬合的直線.可以看出，所獲得的結果和直線擬合得較好，表明采用WDD色散模型研究所討論的薄膜體系是合理的.根據線性擬合結果，得到薄膜的E0和Ed值分別是5.2 eV和13.9 eV.

將式（6）外推至短波區域，即可估算出強吸收區域薄膜的折射率，如圖3中虛線所示.在光譜的強吸收區域，兩種方法獲得的折射率差異較大，是由于包絡線法不再適用造成的.

采用上述計算得到的折射率數據，可以根據式（7）得到一系列薄膜厚度：

式中，n1、n2為透射光譜中兩個相鄰的極大值（極小值）λ1、λ2處對應折射率，且有λ1>λ2.計算結果如表1所示，對薄膜厚度計算的平均值為606.8 nm，相對標準方差為2.41%.測試的薄膜厚度值為619.2 nm.結果表明，根據本方法計算獲得的薄膜厚度與測量值比較接近，兩值相對誤差僅為2.0%.從而間接驗證了該方法可以較為準確地獲得薄膜的折射率、厚度等光學常數.

3 結 論

基于硅碳氧薄膜的透射光譜，根據Swanepoel極值包絡線法以及WDD色散模型，建立一套精確、方便并適合于計算硅碳氧薄膜光學常數的方法.結果顯示，在透射光譜的弱吸收區，兩種方法給出的結果有極好的吻合性，表明采用Swanepoel極值包絡線法以及WDD色散模型來研究硅碳氧薄膜光學常數的計算是合理的.薄膜厚度的計算值與實際測量值相對誤差僅為2.0%，更進一步驗證了該方法的準確度及可靠性.該工作有益于指導硅碳氧薄膜的制備及應用研究.

參考文獻：

[1] 張平，羅崇泰，陳燾，等.碳化硅薄膜制備方法及光學性能的研究進展[J].真空與低溫，2009，15（4）：193-198.

[2] 李晨，陳燾，王多書，等.硅碳氧薄膜光學性能研究[J].真空科學與技術，2012，32（8）：732-735.

[3] 陳燕平，余飛鴻.薄膜厚度和光學常數的主要測試方法[J].光學儀器，2006，28（6）：84-88.

[4] Swanepoel R.Determination of the thickness and optical constants of amorphous silicon[J].J Phys，1983，16：1214-1222.

[5] 梁麗萍，郝建英，秦梅，等.基于透射光譜確定溶膠凝膠ZrO2薄膜的光學常數[J].物理學報，2008，57（12）：7906-7911.

[6] Ilican S，Caglar M，Caglar Y.Determination of the thickness and optical constants of transparent indium-doped ZnO thin films by the envelope method[J].Materials Science-Poland，2007，25（3）：709-718.

[7] Shaaban E R.Optical characterization of arsenic sulfide semiconducting glass films using the transmittance measurements[J].Materials Chemistry and Physics，2006，100：411-417.

光學薄膜制備技術范文第3篇

關鍵詞： 防反射膜，高折射層，低折射層，專利

1 前言

在PDP、CRT、LCD等顯示器中，從外部向畫面照射光線，會發生該光產生反射而無法看見顯示圖像的情況，尤其是近年來，伴隨著顯示器的大型化，解決上述問題變成越來越重要的課題，為了解決這個問題，對各種顯示器進行各種防反射處理和防眩處理，作為其中一種方法，在各種顯示器上使用防反射薄膜。

防反射薄膜是通過在透明支持體上形成具有適宜厚度和比透明支持體的折射率低的膜制品。為了提高防反射性，由多層薄膜形成的防反射層通常具有由高折射率和低折射率層組成的層狀結構。防反射膜的生產可以采用物理氣相學沉積（ PVD）、 化學氣相沉積（ CVD） 和化學液相沉積（ CLD） 3 種技術來制備光學薄膜，上述方法制作防反射膜要求條件復雜，成本高。為避免CVD苛刻的加工條件及制造成本高的問題，當前濕法涂布技術（即涂布法制備防反射薄膜）取代干法工藝是制造防反射膜的發展趨勢。然而，采用濕式處理法制備的防反射薄膜與采用干式處理法制備的防反射膜相比，產生表面硬度、耐擦傷性差、光學性能差、耐溶劑性差的技術問題。因此，對涂層材料的折射率研究是推廣濕法工藝研究的關鍵技術，不同折射率涂層的實現，除聚合體系與固化膜層的光學性能相關外，需要加入不同的材料來改善膜的光學參數及機械性能。

2 低折射率層材料研究進展

2.1氟聚合物

為了獲得低的反射，優選將折射率盡可能低的材料用于低折射層。由于防反射膜薄膜設置于顯示器的最外面，因此，該薄膜需要高的耐擦傷性。為了獲得耐擦性高且厚度約100nm的薄膜，薄膜本身的強度和其與下面層的牢固粘合是必需的。

低折射率的涂層可通過加入低折射率的氟化物或含氟丙烯酸酯聚合物或預聚物來調整涂層涂料的折射率，例如氟化鎂、含氟（甲基）丙烯酸酯的共聚物、偏二氟乙烯與四氟乙烯的共聚物及含氟單官能（甲基）丙烯酸酯或含氟二官能（甲基）丙烯酸酯與其他多官能（甲基）丙烯酸酯的共聚物。一般情況下，涂層的折射率與涂層材料分子結構中的氟的百分含量有關，即增加氟的含量會降低涂層的折射率，這些聚合物通過調節分子結構中氟原子取代基的含量及共聚物的結構單元，可在一定范圍內調節聚合物的低折射率和其他物理性能，這類含氟聚合物的折射率一般為1.3～1.5，目前已有多種含氟聚合物用于生產。

日本油脂株式會社[1]提供了一種減反射膜，它包括透明基板和一個低折射率材料層，其中低折射率材料層包括如下式（1）所示的含氟多官能（甲基）丙烯酸酯，式中R1、R2、R3和R4是相同或不同的基團，表示氫原子、丙烯酰基或甲基丙烯酰基，且R1與R2中的至少一個以及R3與R4中的至少一個表示丙烯酰基或甲基丙烯酰基；R表示有2個以上氟原子、2～12個碳原子的氟亞烷基，減反射膜由于具有上述低折射率材料層，兼備低折射率、高表面硬度和高粘合力，可應用于各種用途。

美國3M公司[2]使用由官能性含氟聚合物和丙烯酸酯的反應產物形成的低折射層，形成共交聯的互穿聚合物網絡。反應機理是丙烯酸酯相的多官能成分與含氟聚合物相共價交聯。另外，交聯使得含氟聚合物相和丙烯酸酯相顯著地纏結，由此形成互穿聚合物網絡或IPN，可顯著改變膜的光反射/吸收特性以及耐久性能。

日本化藥株式會社[3]提供了一種防反射膜，其具備基板膜、硬涂層和低折射率層的防反射膜，在基板膜上依次層積有硬涂層和低折射率層，該低折射率層具有比該硬涂層低的折射率，低折射率層由感光性樹脂組合物構成，感光性組合物含有分子內具有至少3個以上（甲基）丙烯酰基的多官能（甲基）丙烯酸酯、膠態二氧化硅、以及作為表面改性劑的具有丙烯酰基的有機改性二甲基聚硅氧烷和丙烯酸酯改性全氟聚醚。該防反射膜可以降低反射率，同時可以提高表面的耐擦傷性和防污性。

2.2 無機微粒

為了提高低折射層的耐磨效果，向氟聚合物中添加無機微粒是一種普遍被采用的方法。近兩年的專利中也有新的技術發表，例如，富士[4]公開了一種防反射薄膜，它包括在含有具有陰離子基團的聚合物粘結劑的抗靜電層上形成的具有1.20～1.55的折射指數的低折射指數層，在該抗靜電層中分散有金屬氧化物微粒，例如摻雜銻的氧化錫（ATO）和摻雜錫的氧化銦。

富士[5]在其技術中也使用一種中空二氧化硅粒子與一種大尺寸無機細粒組合分散到氟樹脂聚合物中。中空二氧化硅細粒平均粒徑為40～60nm，無機細粒的粒徑要大于中空二氧化硅細粒，但不能大于涂膜厚度的30%～80%。中空二氧化硅顆粒的平均粒徑R1與大尺寸無機細粒的平均粒徑R2的比之R1：R2為0.6～0.8，因此無機細粒的粒徑應為45～65nm。此種無機細粒為金屬的氧化物，用量應為占涂層總固含量的45%～60%。

琳得科株式會社[6]在低折射層中摻入比重為1.7～1.9，折射率為1.25～1.36和平均粒徑在20～100nm的范圍內的多孔性二氧化硅顆粒，通過使用該性狀的多孔性二氧化硅顆粒，能獲得防反射性能優異的防反射薄膜。

3高折射層技術研究進展

高折射層技術研究主要集中在高折射層成膜樹脂的結構選擇和改性，以及金屬氧化物的研究。高折射率層除了選擇光聚合成膜體系具有高折光率外，一般需要摻雜無機納米氧化物來提高涂層的折射率，用于提高折射率的納米氧化物有氧化鈦、氧化鋯、氧化銻、氧化銦錫等，這些氧化物的折射率一般在1.9～2.4左右。

柯尼卡美能達精密光學株式會社[7]，高折射層采用（a）平均一次粒徑為10～150nm的金屬氧化物微粒，（b）金屬化合物，通式為AnMBx-n，（M表示金屬原子，A表示可以水解的官能團或者具有可以水解的官能團的烴基，B表示在金屬原子M上共價結合或粒子鍵合的原子團，X表示金屬原子M的原子價，n表示2～x的整數）優選烷氧基鈦，烷氧基鋯或它們的螫合物，添加量優選為其所含金屬組分占0.3～5質量%，（c）電離輻射固化型樹脂。

為了提供透明性、機械強度、抗靜電性和防反射性都優異的防反射疊層體以及使用該防反射疊層體的光學元件，日本瑞翁株式會社[8]在透明塑料薄膜上直接或通過其他層按順序層壓的高折射指數層和其折射指數低于該高折射指數層的低折射指數層，該高折射指數層優選具有導電性微細顆粒，以及活化能量射線固化性樹脂和熱固性樹脂中的至少一種，導電性微細顆粒優選是五氧化二銻和/或摻雜磷的氧化錫的微細顆粒。

4.其他性能改進

除了對低折射層和高折射層的防反射性能改進，人們對如如何滿足抗反射膜的防污、防塵要求、如何使防反射膜的反射色具有適度的色彩等的性能也作了研究。

TDK株式會社[9]提出了一種能夠形成提高防污性、防污耐久性、耐擦傷性、抗磨損性等的硬涂用組合物。該硬涂用組合物是內含（A）活化能量線固化性硅酮丙烯酸共聚物、（B）活化能量線固化性多官能化合物及（C）導電性材料的硬涂用組合物，其中，該（A）活化能量線固化性硅酮丙烯酸共聚物具有（a-1）聚硅氧烷嵌段、（a-2）含活化能量線固化性雙鍵基團的丙烯酸嵌段及（a-3）含氟烷基的丙烯酸嵌段。

旭硝子株式會社[10]提供了一種反射色具有適度的色彩的同時其多色化得到抑制的防反射層疊體。防反射層疊體（1）具有基體（2）和層疊于該基體（2）的防反射層（3）。該防反射層（3）具有4層結構，自基體側依次具有第一折射率層（31）、第二折射率層（32）、第三折射率層（33）和第四折射率層（34）。此外，第一折射率層（31）的折射率為1.6～1.9，第二折射率層（32）的折射率為2.2～2.5，第三折射率層（33）的折射率為2.0～2.3，第四折射率層的折射率（34）為1.2～1.5，且第二折射率層（32）的折射率比第三折射率層（33）的折射率大。

5 結語

（1）在顯示器領域，防反射膜的技術改進一直廣受關注。為了降低傳統干式制備方法帶來的成本高問題，人們傾向于用濕法制備防反射膜，然而，濕法帶來防反射膜反射性差、耐擦傷性差的技術問題。因此，目前研究熱點集中在如何對防反射膜的各層材料進行改進來提高防反射膜的防反射性、耐擦傷性、防塵性等。

（2）盡管防反射膜的技術改進已經取得很大的進展，但兼備與干式法相同的低折射率和表面機械性能，同時實現低成本化仍存在挑戰。對于無機微粒的粒徑控制及填充技術、濕法與干法相結合的制備方法將是防反射膜技術的重點研發方向之一。

參考文獻

[1] 吉田達朗.多氟多官能（甲基）丙烯酸酯、含氟單體組合物、低折射率材料以及減反射膜[P].CN1189149.1998-7-29.

[2] 景乃勇.涂敷性能和耐久性得到提高的低折射率含氟聚合物組合物 [P].CN101095066.2005-12-19.

[3] 平良義彥，中島亮太.感光性樹脂組合物和防反射膜. [P].CN104379620.2015-2-25.

[4] 中村謙一.防反射薄膜及圖像顯示裝置[P]. JPH11218604. 1999-08-10.

[5] 池電顯，安藤工，米山博之.固化組合物、抗反射薄膜及其生產方法、偏振片以及圖像顯示裝置[P].CN101052685. 2005-9-21.

[6] 所司悟，小野澤豐，富岡健太.防反射薄膜[P].CN101099093. 2008-1-2.

[7] 小島良和，前島勝己，池田俊之.防反射膜、防反射膜的制法、偏振片及顯示裝置[P]，CNl821813.2006-02-13.

[8] 波多野拓，豐胝芤.防反射疊層體和光學元件. [P].CN1101002114.2007-7-18.

光學薄膜制備技術范文第4篇

關鍵詞：化學氣相沉積 鍍膜機 溫度 氣體流量 控制 精度

1、前言

低溫等離子體廣泛應用于鍍膜、半導體刻蝕等新材料制造領域。其中射頻放電電容耦合等離子體（CCP）是射頻等離子體的重要方式[1]。在射頻電源作用下，平行板電極間的氣體放電激發等離子體，等離子體在電磁場的作用下沉積在基片上形成薄膜。本文研究利用射頻等離子體進行等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）制備（類）金剛石薄膜的工藝過程[2]。對原有的電氣控制系統進行了改造，開發了工業控制計算機的控制系統，達到了對數據實時存儲、顯示和分析目的。

2、工藝簡介

RF-500型CVD（化學氣相沉積）鍍膜機是根據射頻放電電容偶合方式產生等離子體的設備，利用它可以進行化學氣相沉積鍍膜，其射頻電源頻率為13.56MHz。采用單室平行板電極電容耦合方式。目前該鍍膜機可用于納米級功能薄膜、類金剛石硬質膜、光學薄膜的生產。

RF-500型CVD鍍膜機結包括RF-500型CVD鍍膜機的真空室、氣體入口、射頻電極、等離子體、朗繆爾探針、基片架、基片加熱絲、熱電偶溫度傳感器、為基片、為放氣口。

3、控制系統的組成

為了深入研究薄膜的形成機理，精確控制各種物理量以及便于對數據進一步分析，開發了RF-500型CVD鍍膜機計算機控制系統。目的是實現該鍍膜機鍍膜過程的實時監控，并對數據進行存儲和顯示，提高可靠性和抗干擾性，使工作人員在友好的人機交互環境下，完成對現場設備的管理，以簡化操作，提高效率。

該鍍膜機的輸入/輸出開關量有15個，包括總電源開啟/關閉、機械泵開啟/關閉、進氣閥開啟/關閉和溫控電源開啟/關閉等；輸入/輸出模擬量有10個，如4路流量、真空度和溫度等。

4、控制系統的實現

PLC系統的開關量控制要求準確快速，且控制邏輯容易更改，通過編制簡單的梯形圖程序就可以實現邏輯控制，即控制邏輯的軟件化，這樣便于控制邏輯的升級。本計算機控制系統的可編程序控制器選擇松下FP2-C1型[3-4]，采用模塊化設計，CPU模塊具有RS232通訊端口，直接與計算機連接，其I/O模塊為FP2-XY64D2T，模擬量采集模塊為AD8，模擬量控制模塊為DA4。

由于晶體管型PLC帶負載能力有限，在工程中PLC一般不直接控制功率較大的接觸器和電磁閥，而是通過控制中間繼電器（KA），再由中間繼電器控制接觸器和電磁閥。

質量流量控制器用于對鍍膜過程的氣體質量流量進行控制。氣體從質量流量控制器的氣體入口處進入，其流量經質量流量控制器的傳感器測量后，從質量流量控制器的出口流出。質量流量控制器內的流量調節閥可以連續改變開度從而連續調節氣體的流量。質量流量控制器是沒有控制算法的控制元件，其流量的測量信號可以通過其標準信號0-5V輸出口輸出，由AD8模塊傳送給計算機，利用計算機內編制的PID控制算法，輸出控制量，再由DA4模塊輸出0-5V標準控制信號給質量流量控制器，使其閥的開度得到連續的控制。圖1為某次流量控制實驗的響應曲線。從圖1可見流量的穩態誤差遠小于10sccm，說明實現了流量的精確控制。

圖1某次流量控制實驗的響應曲線圖

溫度控制是以溫度控制器為核心。溫度控制器選用日本島電公司的SR93型，顯示精度為0.3級，具有自由輸入，手動輸出，調節輸出限幅，雙設定值，雙調節輸出，模擬變送輸出，數字通訊功能。SR93控制器采用了島電的無超調專家PID算法，兩組獨立的PID參數，功能完善，能夠充分滿足系統控制的需求。

控制回路里，K型熱電偶測量真空室內溫度，并將測得的溫度轉換為電信號傳送給SR93溫度控制器，測量值與目標值相比較，經過控制器內專家PID算法運算，控制器輸出0-5V標準控制信號。此控制電壓經功率調節裝置，使可控硅移相觸發器控制可控硅在00-1800范圍內移相導通，從而控制電阻絲加熱，達到溫度閉環反饋控制的目的。圖2為某次溫度控制實驗的響應曲線。從圖2可見溫度的穩態誤差小于1℃，無超調。

圖2 某溫度控制實驗的響應曲線圖

5、控制系統軟件開發

本系統軟件開發[5-7]是在三維力控組態軟件環境下進行的，根據控制系統的實際配置與工藝要求，軟件設計最終實現了以下幾點功能：

（1）實現了設備運行狀態的動畫顯示；（2）實現了數據（開關量和模擬量）的實時顯示；（3）實現了各種數據的存儲及歷史運行數據查詢和數據報表打印；（4）實現了報警。

6、結束語

對RF-500型CVD鍍膜機電氣控制系統進行了全面改造，實現了基于工業PC和PLC的開關量及模擬量的控制，開發的控制軟件實現了控制工藝的動畫顯示、數據的實時顯示和存儲。該控制系統的投入運行表明，其工作穩定可靠，控制精度高，提高了科研效率。

參考文獻

[1] 王慶，巴德純.RH-KTB爐外精煉過程監控軟件開發[J].真空與低溫，2002， 8 （3）：183～185.

[2] 李崇俊，馬伯信.化學氣相沉積/滲透技術綜述[J].固體火箭技術，1999， 1 （22）：54～58.

[3] 袁任光.集散型控制系統應用技術與實例[M]，北京：機械工業出版社，2003.

[4] 王常力，羅安. 分布式控制系統（DCS）設計與應用[M]，北京：電子工業出版社，2004.

[5] 郭宗仁.可編程序控制器及其通信網絡技術[M]，北京：人民郵電出版社，1999.