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薄膜光学第三章

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《薄膜光学基础》PPT课件

《薄膜光学基础》PPT课件

1 2
3
先考虑由基底g和膜层3
g
组成的单层膜系统。
由式(3-225)可得，此单层膜系统的反射系数：
r r23 r3g exp( j) 1 r23r3g exp( j)
由于是λ。/4膜系，所以：
r r23 r3g 1 r23r3g
1
再考虑由膜层2和反射系
2
数为 r 的等效膜层(3,g)
2
R1
nA nA
nI nI
式中
nI
nH2 nG
是镀第一层膜后的等效折射率。若在高折射率膜层上再镀一层
低折射率膜层，其反射率为
2
R2
nA nA
nII nII
式中
nII
nL2 nI
nL nH
2
nG
是镀双层膜后的等效折射率。依此类推，当膜层为偶数(2p)层 时， (HL)p膜系的等效折射率为
3
组成的“单层膜”系统。
g
这样，此“单层膜”系统的反射系数：
r r12 r 1 r12 r
最后得到双层膜系统的反射系数：
r r12 r23 r3g r12r23r3g 1 r12r23 r12r3g r23r3g
考虑到正入射的菲涅耳系数：
rij
ni ni
nj nj
令r＝0，可得双层减反膜的材料折射率条件：
此时反射率最小，透过率最大：
Rm
r12 1
r23 r12r23
2
n22 n22
n1n3 n1n3
2
Rm
r12 1
r23 r12r23
2
n22 n22
n1n3 n1n3
2
当满足下面条件时，R＝0，消反射：

光学薄膜膜系设计

光学薄膜膜系设计
1.52/1.38/1
缺点：1、 剩余反射率还太高； 2、破坏色平衡
1.2 双层减反射薄膜的设计
1
1.38
1.38
1.7
1.52
1.72 Y 1.9013
1.52
0 0 膜堆
44
1.2 双层减反射薄膜的设计
0 0 膜堆
44
V型双层减反射膜 G/HL/A
1.52/1.7,1.38/1
缺点：1、剩余反射率还太高 2、破坏色平衡 3、通带越来越窄（和单层膜 比较）
解决的办法
a. 在2H层两侧增加新膜层。每加一层，应对可能 的组合进行计算对比，直至满足要求；
b. 以 nH , nL两种材料为基础，按照先简后繁的原
则：“用两层厚0 4 的H.L替代M层”；“用不等厚的 H.L替代M层”；“用对称（不一定等厚）的三层膜 LHL替代M层”；直到满足要求。
• C 替代层技术
n0 n1 n2
nk 1 nk
• 反射点的波长位置分别为：
k 1 2k
0
,
k 1 2(k 1)
0
,
k 2(k
1 2)
0
,
k
4
1
0
,
kHale Waihona Puke 2101.5 防眩光吸收膜
有吸收的减反射薄膜
LCD
玻璃
作业
• P 81 , 2.1 2.2 题
• K9/MH1H2H3L/A nM=1.63, nH1=1.95, nH2=2.32, nH3=1.87,NL=1.38
• nH1=1.95 0.379H20.215L0.379H2 • nH3=1.87 0.288L0.384H20.288L • K9/M 0.379H20.215L0.379H2 H2

物理光学-第三章 光的干涉3.19

物理光学-第三章 光的干涉3.19
行等距直条纹。
5、干涉条纹的反衬度： 当两束光波满足获得稳定干涉的条件时有：
2 E 1 E 2 E 1 0 E 2 0 c o s k 2 k 1 r 2 0 1 0
干涉场强度为：
I r I 1 r I 2 r 2 I 1 I 2 c o s k 2 k 1 r 2 0 1 0
在三维干涉场中放置一个二维
y
的观察屏Π，Π上将出现强度
变化的干涉图形，这实际上是
极值强度面与观察平面的交线，
r
因此所谓的干涉图形又称为干
涉条纹。
O
z
P(r) Δk P0 Π
x
等强度面是按余弦规律变化的平行等距平面，Π平面上的干涉
条纹是一组平行等距的直线性条纹，条纹的方向及空间频率与
观察屏Π的方向有关
令Δ=L2-L1 ，称为P点对S1和S2的光程差
P点相对于光源点S1和S2的位相差： k 0 L 1 L 2 2 01 0
注意：
I1(P)和I2(P)分别是S1和S2单独在P点产生的强度 由于初始位相差是常量， 两光波在P点的位相位差取决于Δ
3、干涉场的分析 (1)、等强度面与等光程差面
y f
Π1垂直于f，该平面上|f1|=0，
Π4
Π2
Π1
干涉条纹为无限宽条纹
Π2平行于f，有|f2|=2 sin(θ/2)/λ，
α x
干涉条纹为平行等距直条纹；
Π3 二维观察屏的干涉条纹
Π3平行于x轴，该平面|f3|=2sin(θ/2)cosα/λ，干涉条纹为平行等 距直条纹；
Π4平行于y轴，该平面|f4|=2 sin(θ/2)sinα/ λ，干涉条纹也是平
将干涉强度的极大值和干涉强度的极小值代入，得到两束平 面波干涉的条纹反衬度公式：

第三章 薄膜光学基础理论1

第三章 薄膜光学基础理论1

可表示为
2 结合(9)式N = -i 0 0
可推出
2 N i t ( S0 r )
(14)
S0：平面波单位传播矢量 r：坐标矢径 类似的， H H 0e
2 N i t ( S0 r )
又 =2 ， =c /N， c = ，代入下式，得
E E0 e (8) i t x i t x i t 2 Nx EEe =E e =E e
i t x 0 0 0
(11)
(11)式含义：波长为的单色平面波沿正x方向传播 若一平面波沿给定的余弦方向( , , )传播， (11)式变成 E E0 e
1
0 0
0和 0是 真 空 中 的 介 电 常 数 和 磁 导 率
电磁波在真空中的速度与在介质中的速度之比称为
绝对折射率n （简称折射率）即
1 c 1 n ( ) 2 ( r r ) 2 00
之外，大多数物质的 r 1
因此： n
r ( r ) 相对介电常数（磁导率）除了磁性物质
薄膜光学
主要授课内容
薄膜理论——光学薄膜的基础理论，分析光学 薄膜的有效方法 薄膜设计——几种典型膜系介绍 制造设备 制备工艺 薄膜材料及性质
薄 膜 光 学——基础理论
麦克斯韦方程组
微分形式 积分形式
D B 0 B E t H ( j jD )
i t 2 nx


说明在导电介质（ 0，因而k 0）是一个衰减波， 消光系数k 是介质吸收电磁波能量的度量。 时，振幅衰减到原来的1 e 2 k 【介质内产生的电流将波的能量转换为热能】 当x =

第三章薄膜制备技术ppt课件

第三章薄膜制备技术ppt课件
化学气相沉积，包括低压化学气相沉积（low pressure CVD,LPCVD）、离子增强型气相沉积（plasma enhanced (assisted) CVD,PECVD,PACVD）、常压化学气相沉积（atmosphere pressure CVD,APCVD）、金属有机物气相沉积（MOCVD）和微波电子回旋共振化学气相沉积(Microwave Electron cyclotron resonance chemical vapor deposition, MW-ECR-CVD）等。
分子束外延是在超高真空条件下精确控制源材料的中性分子束强度，并使其在加热的基片上进行外延生长的一种技术。从本质上讲，分子束外延也属于真空蒸发方法，但 与传统真空蒸发不同的是，分子束外延系统具有超高真空，并配有原位监测和分析系统，能够获得高质量的单晶薄膜。
2、溅射法 荷能粒子轰击固体材料靶，使固体原子从表面射出，这些原子具有一定的动能和方向性。在原子射出的方向上放上基片，就可在基片上形成一层薄膜，这种制备薄膜的方法叫做溅射法。 溅射法属于物理气相沉积(PVD)，射出的粒子大多处于原子状态，轰击靶材料的荷能粒子一般是电子、离子和中性粒子。
3.1.2 化学气相沉积 (chemical vapor deposition )
化学气相沉积:一定化学配比的反应气体，在特定激活条件下(一般是利用加热、等离子体和紫外线等各种能源激活气态物质)，通过气相化学反应生成新的膜层材料沉积到基片上制取膜层的一种方法。 Chemical vapor deposition (CVD) is a chemical process often used in the semiconductor industry for the deposition of thin films of various materials.

第三章薄膜材料的制备

第三章薄膜材料的制备

(6) 特殊蒸发方法—化合物和合金材料

a.闪蒸蒸发 又称瞬间蒸发，把薄膜 材料做成细小颗粒或粉 末状，通过一定装置使 其以极小的流量逐渐进 入高温蒸发源。使每个 颗粒都在瞬间完全蒸发， 以保证薄膜的组分比例 与合金相同。
闪蒸蒸发设备示意图

b．多源蒸发 将合金薄膜所需的元素各 自置于单独的蒸发源中， 同时加热，并独立控制各 蒸发源的温度，以使薄膜 的组分比例满足合金要求。 要求各蒸发源参数能独立 控制和指示，蒸发源间分 隔开，避免相互污染。

六硼化镧薄膜的电子束蒸发法制备 基底选用玻璃和钽片, 使用的设备为南光H44500-3 型超高真空镀 膜机。基底固定在一个不锈钢底座上, e型电子枪为加工的块状 LaB6 , 用来代替原设备中的钨阴极, 试验装置的基本结构如图。 实验过程中冷阱中持续添加液氮, 真空度控制在8×105~3×10- 4Pa 之间, 电子束加速级电压控制在4500V 左右, 电 流为80mA, 蒸发时间为15min 。蒸发过程中通过控制电子束能 量来实现对多晶材料蒸发速率的控制, 通过蒸发时间来控制蒸发薄
一、薄膜和薄膜材料分类
1、薄膜材料的概念

采用一定方法，处于某种状态的一种或几种物质 (原材料)的基团（离子、原子或分子）以物理或 者化学方式附着于衬底材料表面，在衬底材料表 面形成一层新的物质，这层新物质就称为薄膜。

简而言之，薄膜是由离子、原子或分子的沉积过 程形成的二维材料。
2、薄膜的基本特征
多源蒸发装置示意图

c.反应蒸发(属化学成膜) 把活性气体导入真空室，使活性气体的原子、分子与来自 蒸发源的原子、分子在衬底表面反应，生成所需化合物。 这种方法在制作高熔点 化合物薄膜时经常被采 用。 例如：在空气或氧气中 蒸发Si来制备SiO2薄膜

光学薄膜的基本知识

光学薄膜的基本知识124 第三章光学薄膜的基本知识⼀个介质如果它的性质在过考察点并与某⼀固定⽅向相垂直的平⾯上的各个⽅向都⼀样，我们就叫它为分层介质。

图3-1就是分层介质的⽰意图，图中z 轴所指的就是这⼀固定⽅向。

对于图⽰的各层介质来说，其介电常数和磁导率εε=()z ， µµ=()z图3-1 分层介质结构本章中我们由分析最基本的单层介质膜⼊⼿，进⽽分析周期性的多层介质膜。

通过对多层⾼反膜、增透膜、⼲涉滤光⽚原理的介绍了解常见的光学薄膜的基本知识。

最后通过⾦属膜理论的介绍了解吸收膜的性质。

§3-1 单层介质膜在⼀块玻璃基底上(n 3=1.5)镀制⼀层厚度不到⼀个波长的氟化镁薄膜(n 2=1.38)，膜的上⽅为空⽓(n 11=)，这样的三层介质就构成了⼀个单层介质膜。

光⼊射⾄单层介质膜，在膜层中有电磁场分布，对三层介质中的场量分析是以麦克斯韦电磁理论为依据。

作为简化的处理⽅法，我们直接运⽤电磁理论的结果来讨论各个区域中的总电场和磁场以及它们的边界条件。

⼀、求特征矩阵的数学处理⽅法图3-2为⼀单层介质膜的⽰意图。

设⼊射的单⾊平⾯波为⼀线偏振光，它可以分解为电⽮量垂直于⼊射⾯的TE 波和电⽮量平⾏于⼊射⾯的TM 波。

由于E 的垂直分量和平⾏分量在介质突变处的边界条件是相互独⽴的，所以这两种波相互独⽴。

图3-2中只画出了TE 波，以下的讨论就是针对TE 波进⾏的。

⾄于TM 波，可以⽤类似的处理⽅法，得出相应的结果。

选取相当于图3-1中(,)x y 坐标相同的两个考察点A Ⅰ、A Ⅱ，这种选取考察点的⽅法以后还要推⼴到多层膜。

现在就⽤⽐较这些处于同⼀竖直轴上的点场量演化的⽅法来建⽴层与层之间电磁场的传输关系。

图3-2a 中所标的E r Ⅰ、'E r Ⅱ、E t Ⅱ等，都代表介质中该点上沿图中所标定⽅向传播的所有可能波的总和，由于求和的过程已经包含在内，所以不125再追究得到它们以前的详细过程。

光学薄膜技术概述学习PPT教案


主要膜系设计软件
1. Autofilm 2. TFC 3. Macleod 4. Optilayer
绪论
Introduction
★什么是光学薄膜
★光学薄膜的发展历史
★光学薄膜的应用
1. What is optical thin films
光学薄膜是指控制光束行为的薄膜。
光学薄膜技术是光学技术的一个重要分支， 它包括薄膜光学及薄膜制备技术，前者研究光 在分层媒质中的传播规律，后者研究光学薄膜 的各种制备技术。
光学薄膜技术
Optical thin films and Technology
主要内容：
研究范畴及内容：
绪论 第一章：薄膜光学特性计算基础 第二章：介质膜系及其应用 第三章: 光学薄膜制备技术 第四章：光学薄膜制备工艺 第五章: 薄膜材料及其性质 第六章：光学薄膜特性测试
主要论述层状媒介
的光学特性。薄膜是 一薄的层状媒介，是 构成现代各种光电器 件的基础。在薄的膜 层中，光波的传输与 电子效应都与其在块 状材料中的行为不同。 本课程主要讲述波在 层状媒介中的传播规 律、膜系设计以及薄 膜的制备于检测技术。
8. The columnar structure of thin film was discovered in 1970 by Pearson(皮尔逊).
9. Thin film filters used for optical communication was made significant progress in around 2000.
与镀膜技术密切相关的产业
➢镀膜眼镜 ➢幕墙玻璃 ➢滤光片 ➢车灯、冷光镜、舞台灯光滤光片 ➢光通信领域：DWDM、光纤薄膜器件 ➢红外膜 ➢投影显示 ➢太阳能 ➢ITO膜

第三章 薄膜光学基础理论2-20160407

• 膜层数=奇数时，Y变成：
r 2 r Y r 32r 12s
2 2 1 3 2 2 2 4 2 2
– r：奇数 – ƞs：基底
对于四分之一波长的光学厚度 (QWOT)情形
•膜层数=偶数时，Y 变成：
Y

其中nH = 2.35，nL = 1.45
cos B 1 C i1 sin 1 i sin 1 cos 2 1 cos 1 i2 sin 2 i sin 2 1 2 cos 2 3

称为该双层膜系的特征矩阵，Y=C/B则反射率为：
薄 膜 光 学——基础理论
薄 膜 光 学——基础理论
复习：
若光波沿 r ，， 所 确 定 的 方 向 传 播 则 ： 2N x y z E E0 expi t
N=n-ik
复折射率
H1 N1 S0 E1


H N ，这是N的另一种表达式 S0 E 称为光学导纳
m / 2


m = 1, 3, 5 ……，(QWOT) m = 2, 4, 6 ……，(HWOT)
CONTINUING EVALUATION

m=偶数时(HWOT), cos = ±1和sin = 0, 2x2矩阵变成
1 0 0 1


被称为单位矩阵(unity matrix)，换句话来说， 等同于不存在； 在一些特殊应用中非常重要（见后文）
薄 膜 光 学——基础理论
单层膜的反射
在膜层内E和H在边界a上的值为：
薄 膜 光 学——基础理论
单层膜的反射
在入射介质中看a界面上：

光学薄膜膜系设计


P—偏振光
R = r12 + r22 = 1,
φ = tan−1(r2 / r1)
16
第二介质是吸收介质的情况
n0 sinθ0 = (n1 − ik1)sinθ1
sinθ1 = n0 sinθ0 /(n1 − ik1) ,
cosθ1 = 1− [n0 sinθ0 /(n1 − ik1)]2
η1s = (n1 − ik1) cosθ1 = n12 − k12 − n02 sin2 θ0 − 2in1k1 = ±α ± iβ
10
反射光和透射光的振幅和反射位相
约定电场和磁场的方向
H•0+lE0+
×
H 0 −lE0 −
•
H1lE1
系数)
E0tan = E0+tan +E0−tan =E1tan
H 0 tan
=
H+ 0 tan
+
H− 0 tan
=
H1tan
H0 tan
=
y0 E0+ tan
−
y0
E− 0 tan
=
y1E1tan
β >0, 光波在吸收介质中按指数衰减
如果 α > 0, 第四象限 α < 0 , 第三象限
(n1 − ik1) cosθ1 = n12 − k12 − n02 sin2 θ0 − 2in1k1
=(ρeiφ)1/2 = ρ e 1/2 iφ/2
17
φ 第三象限, φ / 2 一定在第二象限或第四象限。
振幅反射系数(菲涅尔反射
r
=
E0−
/ E0+
=
E− 0 tan
/
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向大气排气。极限真空~10-8Pa。
真空度的检测 热电偶真空计、热阴极电离真空计和冷阴极电离真空计三种。 热电偶真空计
原理：低压强下的气体的热传导与气压有
关，在低真空情况下与气压成正比。 测量范围为0.13~13Pa。 热电偶真空计特点： 能测容器内的真实压强，且能连续测量 和能远距离读数；结构简单容易制造；即 使气压突然升高也不会烧毁。 标准测量曲线因气体种类而异；由于热
1mmHg=133.3Pa;
1Torr(托)=133.3Pa; 1mbar(毫巴)＝0.75 Torr＝100 Pa
真空的划分
粗真空：＞103Pa；低真空：103～ 10－1 Pa；
高真空：10－1～ 10－6 Pa；超高真空：＜10－6Pa 真空划分的依据 大于103Pa以上的气体性质与常压差不多；其气流特性
2）大型机:高真空油扩散泵+低真空机械泵+罗茨泵+低温冷阱
或高真空低温冷凝泵（无油，近来）。
抽真空设备
高真空油扩散泵+低真空机械泵+低温冷凝泵 抽真空步骤： 1）用低真空机械泵先将真空室抽到低于5Pa的低真空状态，为 油扩散泵后续抽真空作准备； 2）由机械泵和油扩散泵串联机组将真空室抽到高真空状态 （10-3Pa）。此时机械泵的作用是帮助油扩散泵将气体排到大
气，规管立即烧毁；
3）工作时产生化学清除作用或电清除作用，造成压强改变， 影响测量精度；
4）玻璃壳、电极放电作用会影响测量精度。
热蒸发 通过加热使膜层材料蒸发。主要的光学镀膜方法。 电阻加热：低压大电流使高熔点金属制成的蒸发源产生热， 从而导致所承载的膜料气化或升华。
优点：结构简单、经济而且操作方便。
惯性，读数滞后；受外界热辐射等影响较
大；老化现象严重。
热阴极电离真空计
原理：具有足够能量的电子在运动
中与气体分子碰撞会引起电离，产
生正离子和电子。而电子在一定的 “飞行”路程中与气体分子的碰撞
次数又正比于气体分子密度。在温
度一定时正比于气压。通过测量正 离子数来测量气压。
测量范围为0.1~10－5 Pa。
最大前级压强（反压强）：超过了就会使泵损坏或不能
正常工作的前级压强。
真空泵分类
1）气体传输泵：通过不断吸入和排出气体达到抽气的目的。
变容式泵腔容积周期性变化完成吸气和排气。如油封旋片 式机械泵、罗茨泵等。
能量传动式用高速旋转的叶片或高速射流把能量传递给气
体分子，使气体分子连续地从入口向出口运动。如分子泵、油 扩散泵等。 2）气体捕集泵：利用泵体、工作物质对气体分子的吸附和凝 结作用抽出容器内的气体。如吸附泵、吸气剂泵和低温泵等。 真空泵工作范围
若 P=6.710-3Pa,则：
l 0.667 P 0.667 / 0.0067 100cm
于是
f 1 ed l 1 e30/100 26%
蒸发分子和残余气体间的反应
需考虑残余气体分子到达基板的速率和蒸发分子到达基板的 速率。为保证膜层质量，被碰撞的几率f10％，则有
不能直接抽大气或向大气排气。必须在有水冷的条件下工作。
极限真空接近10-7Pa。 罗茨泵的性能特点： 抽速较快，用于低真空场合，不能直接抽大气或向大气排气。 分子泵的性能特点： 不需任何工作液体，属于纯机械运动，极限真空~10-8Pa。不 能直接抽大气或向大气排气。 低温冷凝泵的性能特点：
低温冷凝和低温吸附原理。无油，高真空。不能直接抽大气或
少为多少? 若真空度为6.710-3Pa, 则碰撞的气体分子大
约占百分之几?
解：由
f 1 Nd N0 1 ed l 0.2 1 e30 l l 134.44 cm
对于25°C的空气， l· 0.667（cm· P Pa），于是
P 0.667 l 0.667 /134.44 4.96 10 3 Pa
机械泵: 1~105Pa；罗茨泵: 10~104Pa；油扩散泵: 1~10-6Pa； 窝轮分子泵: 1~10-8Pa；溅射离子泵: 1~10-8Pa；低温泵: 10-1~10-8Pa。
注意：直接用于抽大气并向大气中排气的只有机械泵。
常用的真空泵：机械泵、分子泵和罗茨泵、扩散泵和低温冷
凝泵等。
机械泵原理简介 机械泵性能指标 抽气速率（体积流率）：叶片个数转速泵腔的容积； 极限真空: 5.010-2Pa ； 启动压强: 1.013105Pa ； 前级压强: 1.013105Pa；
缺点：1）不能蒸发高熔点的材料；2）膜料容易热分解；3） 膜料粒子初始动能低，膜层填充密度低，机械强度差。
选用蒸发源应考虑的因素：
1）熔点高，热稳定性好； 2）蒸发源在工作温度有足够低的蒸气压；
3）不与膜料反应；
4）高温下与膜料不相湿（相渗）或虽然相湿，但不相溶。 5）经济实惠。
蒸发源的形状随不同的膜层材料的不同而不同。可以采用电
现象。 与热蒸发镀膜技术比较，其优点为： 膜层在基片上的附着力强，膜层纯度高，可同时溅射多种不 同成分的合金膜或化合物； 其缺点为： 需制备专用镀料，靶利用率低。
极限真空: 10-7Pa ；
启动压强: 10-5Pa ； 前级压强: 1Pa；
工作压强: 1.010-1Pa ~ 1.010-6Pa。
罗茨泵原理简介
两个“8”字型的转子安
装在一对平行轴上，由
传动比为1的一对齿轮 带动做同步反向转动。
转子之间、转子和泵壳
内壁保持少量间隙。 辅助提高机械泵和油 扩散泵串联机组的抽 气速度。
温度和气体种类一定时有：l· P=常数 对于25°C的空气， l· 0.667（cm· P Pa）
被碰撞的百分比
f 1 Nd N0 1 ed l
d l , f 63%; d l 10, f 9%;
为提高平均自由程，需提高真空度。
例题： 设蒸发源到基板的距离为30cm, 在25C时,如要求80%以 上的蒸汽分子在行进的过程中不碰撞, 则要求真空度至
工作压强: 1.013105Pa ~ 1.333105Pa。
理论基础：PV=RT
即，压强体积=常数温度
打开进气口增大体积吸气关上进气口，缩小体积打 开出气口排气。
扩散泵原理简介
加热高纯真空油至蒸发向上喷射俘获气体将气体带出 （机械泵），同时油遇冷变成液态流向油槽。
扩散泵性能指标
教学内容
光学镀膜系统的组成及其作用；
真空的获得和检测方法； 用热蒸发方法制造光学薄膜； 用溅射方法制造光学薄膜； 离子镀原理和方法。
教学目的和要求
了解常用光学薄膜的基本设备、原理和方法。
3.1 常用光学真空镀膜系统
获得光学薄膜两种工艺：物理气相沉积和化学液相沉积 （CLD） 物理气相沉积（PVD）：在真空条件下，采用物理方法， 将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部 分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基 体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
打开进气口增大体积吸气关上进气口，缩小体积打开 出气口排气。
低温冷凝泵原理简介
利用低温冷凝和低温吸附原理抽气的容积式真空泵。是获得 无油高真空环境的设备。其最大特点就是无油污染。 低温冷凝：用液He冷却气体表面（可达4.2K）。它可用来冷 凝空气中除H2、He以外的大部分气体。 低温吸附：在低温表面粘贴一些固体吸附剂，气体分子到达
6）可快速升温至蒸发温度，化合物分解少；
7）膜料粒子初始动能高，膜层填充密度高，机械强度高。
溅射
用高速正离子轰击膜料表面，通过动量传递，使其分子或原
子获得足够的动能从靶表面逸出，在被镀表面凝结成膜。 其理论基础是气体的辉光放电：气压在1～10Pa时，高压电极
间气体电离形成的低压大电流导体，并伴有辉光的气体放电
逸出电子在外加场作用
下加速轰击靶材料表面 ，
动能变成热能。 e型电子枪
电子束加热优点：
1）电子束的焦斑大小位置均可调，既方便利用小坩锅，也 可以利用大坩锅； 2）可以一枪多锅，易于蒸发工艺的重复稳定；蒸发速度易 控，方便使用多种膜料和一源多用； 3）灯丝易屏蔽保护，不受污染，寿命长； 4）使用维修方便； 5）可蒸发高熔点的材料（W, Ta, Mo, 氧化物和陶瓷等）；
气中。
低温冷凝泵的最大优点为无油，避免油污染，镀膜牢固性好。 罗茨泵可辅助提高机械泵和油扩散泵串联机组的抽气速度，从 而压缩抽真空时间，提高工作效率。
热蒸发系统
一般光学真空镀膜机中有电阻热蒸发电极（用于蒸发低熔点材
料）两对，电子束蒸发源（用于蒸发高熔点材料）一至两个。 膜层厚度控制系统 精密的膜层厚度控制系统是光学镀膜系统的特点。按控制方法 可分两类： 1）石英晶体膜厚仪。它是基于石英振荡频率随膜厚的增加而 衰减的原理进行膜厚测量的，所测量的是几何膜厚。测量灵敏 度可达0.1nm。
阻加热（蒸发或升华）的膜料有金属、介质或半导体。
电子束加热
灯丝通过大电流，其内部的一部分电子因获得足够的能量而
逸出表面，发射出热电子。这样高速运动的电子流在外加磁 场的作用下聚焦成细束轰击膜料表面，使电子的动能转化为
膜料的热能（电子枪）。
发射电流密度和 金属温度的关系
J e A0T 2e / kT , A0与金属有关 的常数，T为温度，为逸出功
一气体之间的碰撞为主，压力在103Pa左右气体开始出现导
电现象。 10－1 Pa是一般机械泵能达到的极限真空。 10－6 Pa为扩散泵能达到的极限真空。在10－1～ 10－6 Pa区真空特
性以气体分子与容器壁碰撞为主。在超高真空区，气体分
子在固体上以吸附停留为主，此时测量和获得的工具与高 真空区也不一样。
主要方法：真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子
镀膜及分子束外延等。 特点：须在真空下进行，成本高，但膜厚可以精确控制，