中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
薄 膜 光 学 —— 薄膜制备工艺简介
光学薄膜制备工艺
?基片
?成膜工艺
?性能检测
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
基片的种类：
玻璃、陶瓷
金属
晶体
塑料
基片的清洗：
洗涤剂、化学药
品、超声波清洗、
离子轰击、烘烤
清洗、蒸汽清洗、
紫外线和臭氧等
清洗方法
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
成膜工艺
化学方法 物理方法
化学气相沉积
电镀
电解
阳极氧化
等等
真空蒸镀
离子镀
溅射
分子束外延
等等
高真空 镀膜机
? 1.真空系统
? 2蒸发系统
? 3控制系统
? 4辅助系统
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
真空系统
现代的光学薄膜制备，无论是 PVD还是
CVD都是在真空下获得的。根据：
RTMmPV ?
P-压强,V-体积,T-绝对温度,M-分子量、
m-质量,R-气体普适常数（ 8.31x1023/mol)
? ?322102.7 米个 /TPn ??
大气下 n=3x1019个 /厘米 3，
P=1.33x10-4,n=3.2x1010个 /厘米 3
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
真空度的表示
1Pa=1N/m2
1Torr=133.3Pa
1(atm)标准大气压 =760Torr
1mmHg=1.00000014Torr
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
初真空 低真空 高真空 超高真空
真空度 Pa >103 103-10-1 10-1-10-6 <10-6
平均自由
程（ cm) <10
-4 10-4-5 5-105 >105
气流特点
1.以气体
分子间的
碰撞为主
2.粘滞流
过渡区域
1.以气体
分子与器
壁的碰撞
为主
2.分子流
平均吸
附时间 气体分子以空间飞行为主
以吸附停
留为主
镀膜机真空系统
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
泵名 原理 工作范围 Torr 102 1 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12
机械泵
分子泵
罗茨泵
机械里压缩排除气体
扩散泵 靠蒸汽射流携带排除气体
溅射离子泵
钛升华泵
靠溅射或升华形成吸
气、吸附排除气体
吸附泵
冷凝泵
利用低温表面对 气
体进行物理吸附排气
真空泵抽气原理及工作范围
机械泵原理图
? 油扩散泵
扩散泵示意图
? 1加热器
? 2泵心
? 3泵体
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
蒸发系统：
热蒸发
溅射
离子镀
离子辅助蒸发
钟罩镀膜机示意图
? 1加热
? 2玻璃
? 3蒸发源
? 4钟罩
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
热蒸发
坩埚
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
溅射技术
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
高频溅射又称射频溅射 —— 为溅射
介质材料而设计
磁控溅射 —— 提高离化率、溅射速
率，降低基片温度
反应溅射
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
离子镀技术
离子镀技术是在热蒸发技术和溅射技术
结合的基础上发展起来的新工艺,1963
年首先应用于人造卫星的金属滑膜。
特点：
膜层附着力强
密度高
均匀性好
沉积速度快、
应用：
高硬度刀具
耐磨固体润滑膜
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
电子束蒸发
属于热蒸发的一种形式
光学膜制备的最常用手段
常常可以配以其它辅助蒸发
电子枪示意图
薄 膜 光 学 —— 薄膜制备工艺简介
光学薄膜制备工艺
?基片
?成膜工艺
?性能检测
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
基片的种类：
玻璃、陶瓷
金属
晶体
塑料
基片的清洗：
洗涤剂、化学药
品、超声波清洗、
离子轰击、烘烤
清洗、蒸汽清洗、
紫外线和臭氧等
清洗方法
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成膜工艺
化学方法 物理方法
化学气相沉积
电镀
电解
阳极氧化
等等
真空蒸镀
离子镀
溅射
分子束外延
等等
高真空 镀膜机
? 1.真空系统
? 2蒸发系统
? 3控制系统
? 4辅助系统
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
真空系统
现代的光学薄膜制备，无论是 PVD还是
CVD都是在真空下获得的。根据：
RTMmPV ?
P-压强,V-体积,T-绝对温度,M-分子量、
m-质量,R-气体普适常数（ 8.31x1023/mol)
? ?322102.7 米个 /TPn ??
大气下 n=3x1019个 /厘米 3，
P=1.33x10-4,n=3.2x1010个 /厘米 3
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
真空度的表示
1Pa=1N/m2
1Torr=133.3Pa
1(atm)标准大气压 =760Torr
1mmHg=1.00000014Torr
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
初真空 低真空 高真空 超高真空
真空度 Pa >103 103-10-1 10-1-10-6 <10-6
平均自由
程（ cm) <10
-4 10-4-5 5-105 >105
气流特点
1.以气体
分子间的
碰撞为主
2.粘滞流
过渡区域
1.以气体
分子与器
壁的碰撞
为主
2.分子流
平均吸
附时间 气体分子以空间飞行为主
以吸附停
留为主
镀膜机真空系统
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
泵名 原理 工作范围 Torr 102 1 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12
机械泵
分子泵
罗茨泵
机械里压缩排除气体
扩散泵 靠蒸汽射流携带排除气体
溅射离子泵
钛升华泵
靠溅射或升华形成吸
气、吸附排除气体
吸附泵
冷凝泵
利用低温表面对 气
体进行物理吸附排气
真空泵抽气原理及工作范围
机械泵原理图
? 油扩散泵
扩散泵示意图
? 1加热器
? 2泵心
? 3泵体
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
蒸发系统：
热蒸发
溅射
离子镀
离子辅助蒸发
钟罩镀膜机示意图
? 1加热
? 2玻璃
? 3蒸发源
? 4钟罩
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
热蒸发
坩埚
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
溅射技术
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
高频溅射又称射频溅射 —— 为溅射
介质材料而设计
磁控溅射 —— 提高离化率、溅射速
率，降低基片温度
反应溅射
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
离子镀技术
离子镀技术是在热蒸发技术和溅射技术
结合的基础上发展起来的新工艺,1963
年首先应用于人造卫星的金属滑膜。
特点：
膜层附着力强
密度高
均匀性好
沉积速度快、
应用：
高硬度刀具
耐磨固体润滑膜
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薄 膜 光 学 —— 蒸发工艺简介
电子束蒸发
属于热蒸发的一种形式
光学膜制备的最常用手段
常常可以配以其它辅助蒸发
电子枪示意图
