中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
APS1104
?德国
?Leybold
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APS1104
真空室
内情况
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? 镜片悬挂
机构
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薄膜的聚集密度：
P=薄膜中固体部分的体积：薄膜的总体积
薄膜的 P在 0.75～ 0.95之间，而大块材料 P为 1
牢固度和硬度、耐潮湿本领
下降、光的散射和吸收损失
加大导致耐激光损伤能力下
降，折射率随外界环境发生
变化
柱状结构 薄膜的为光结构与大块
材料不同呈多孔的柱状
结构
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
改进蒸发工艺、改善膜层的微观结构
基本的思路：附加一定的能量到被镀的表面上去，利用这
些能量移开弱束缚的粒子，使达到基板的材料粒子有高的
迁移率。由于附加了能量，膜料粒子可以穿透比较远的距
离，去找到一个有比较强束缚的位置。从而使膜层的结构
得到改善。
具体实施办法：在膜层沉积的同时,利用电子、光子、离
子将能量附加到基底上去，这不仅有利于清洁被镀表面，
也增加了膜层的致密度。
近十几年的趋势是利用荷能的离子完成基片清
洁和改善膜层结构的任务
近 20年来围绕电子束蒸发出现的
三种先进蒸发工艺
离子辅助
反应离子镀
等离子体增强离子辅助
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离子辅助 IAD
? IAD 技术 是在 电
子束蒸发的同时用离
子束轰击, 离子由离
子源产生, 离子束由
栅极引出, 电子枪和
离子源各自独立工作 。
膜层在离子的轰击作
用下获得能量, 使结
构得到改善 。
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反应离子镀
? 反应离子镀（ RIP）是个
混合蒸发的过程：在电
子枪蒸发的同时，等离
子体发生源灯丝与电子
枪蒸发材料的坩埚之间
产生放电，被引入的反
应气体与蒸发材料都被
部分电离为等离子体，
并在电场中被加速，在
气体放电中离子与离子、
离子与电子发生碰撞并
反应，在荷能粒子的轰
击下薄膜凝结基底表面。
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离子体增强的离子辅助技术
? 等离子源采用热阴极、筒状
阳极及轴向发散形磁场，在
辅助沉积过程中，放电气体
(Ar气 )进入 APS源，放电产生
的等离子体在交叉电磁场的
作用下被拔出 APS，并在电磁
场作用下漂向基板，放电气
体形成的等离子体形成一个
园维体充满基板下的空间。
这时充入反应气体 (O2等 )，等
离子体电离并激活反应气体
及从电子枪蒸发出的材料分
子，并在基板上得到符合化
学计量比的电介质薄膜。
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控制系统
时间
颜色
光学控制
石英晶体震荡控制
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光学膜厚监控系统
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石英晶体法监控膜厚，主要是利用了石英晶体的两个效应，即
压电效应和质量负荷效应。
石英晶体压电效应的固有频率不仅取决于其几何尺寸，切
切割类型而且还取决于晶片的厚度。当品片上镀了某种膜层，
使品片的厚度增大，则品片的固有频率会相应的衰减。石英晶
体的这个效应是质量负荷效应。石英晶体膜厚监控仪就是通过
测量频率或与频率有关的量进行膜厚测量的
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辅助系统
加温 温度测量与控制
充气 真空度测量与压强控制
工件架 公、自 转,均匀性调整
离子轰击 直流与射频
比较片架 透射、反射、内反射
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
作业：
比较几种常用光学薄膜制备技
术特点；
结合自己专业谈谈对光学薄膜
的理解和对本课程的建议。