常用的光學薄膜製備實驗設備
科技專論
作者：崔凱
【摘要】真空鍍膜法製備的薄膜質量好，生產率高，適應的範圍廣，已經成為光學薄膜製備的最重要的方法了，其中使用最普遍的兩種方法是熱蒸發沉積和濺射沉積[1],常用製膜設備包括真空鍍膜設備、分光光度計和石英晶體振蕩膜厚監控儀。
【關鍵詞】光學薄膜;實驗設備
1、真空鍍膜設備
一般真空鍍膜實驗可在箱式真空鍍膜機上進行的，其主要由真空鍍膜室和真空抽氣係統組成:
(1)真空鍍膜室包括電子槍、電阻加熱蒸發器、坩堝、擋板、離子源、基片架、真空測量管、熱電偶、比較片和石英晶振片等構成。所有的這些裝置都置於不鏽鋼製成的鍾罩內。
(2)真空抽氣係統主要由分子泵、機械泵、預閥、高閥、低閥、放氣閥，截至閥等組成。
蒸發室采用不鏽鋼製造，其外壁不鏽鋼水路可通冷、熱水，對真空室壁進行冷卻或加熱；蒸發室底板上布置蒸發源和各種接頭。電子槍安裝於蒸發室底板上，其安裝高度和距蒸發室中心距離可根據工藝要求進行調整，蒸發室上方安裝有測量低真空的熱偶管，測量高真空的電離管以及晶體振動儀膜厚控製係統的晶體探頭，控電櫃用來控製真空係統、離子轟擊、烘烤、電阻蒸發、電子槍束流及偏轉操作、光學膜厚測量。
2、分光光度計
一般紫外可見分光光度計主要包括光源、分光係統、檢測係統等幾個部分。測量時，首先讓光從樣品架的空格中通過，測得其光強為I1，然後把樣品插入光路中，讓光從樣品上通過，測得其光強為I2，將有膜片時所采集的數據除以沒有放置膜片時的數據，就得到薄膜(連同基片)的透射比曲線了。
光學薄膜的透射光譜特性是用光強透射率關於波長的分布曲線來表征的[2]。使用分光鏡時，應注意使測試樣品的有膜一側朝向光源，不可放反，並留意薄膜的分布情況，使要測的區域有代表性。
3、石英晶體振蕩膜厚監控儀
一般實驗采用石英晶體振蕩膜厚監控儀實時監控薄膜幾何厚度和沉積速率。薄膜的厚度是薄膜最重要的參數之一，因為它影響著薄膜的各種性質及其用途。實際應用的薄膜厚度很小，通常在幾個納米到幾個μm之間。薄膜沉積速率的控製也是製膜過程中的一個重要的參數，它直接影響著薄膜的結構和特性，隻要是能在製膜過程中有連續反應膜厚變化能力的測試方法，再計及時間間隔，都可用作沉積速率的測定和監控。石英晶體振蕩法利用了石英晶體振動的固有頻率隨著它在上麵沉積的膜厚而變化，並在一定範圍內二者有線性關係的原理來監視薄膜厚度，是一種目前最常用的膜厚與沉積速率監控的方法。
我們知道，石英晶體的固有頻率不僅取決於幾何尺寸和切割類型，而且還取決於厚度dq，即
(3-1)
式中，N取決於石英品體的幾何尺寸和切割類型的頻率常數。對一個AT切割的石英晶體，。