怎么樣選擇光電薄膜材料

金屬薄膜的現狀及前景

隨著工業的發展，金屬薄膜已經廣泛應用于社會生產生活中，如：糖果包裝、藥品膠囊包裝、佛像貼金、以及宮殿裝飾等等。在光學薄膜領域，金屬薄膜材料以其高反、截止帶寬、中性好、偏振效應好等特點被應用于高反射膜、分光片、濾光片的制備。比如：常選用消光系數/折射率值較大的鋁(Al)、鉻(Cr)做金屬分光鏡、選用反射率較高的鋁(Al)、銀(Ag)、金(Au)等作為高反射膜。不可避免的，金屬薄膜也有因其自身特性所決定吸收稍大、機械強度較低的缺陷，極大的限制了其的應用范圍。

金屬薄膜的光學特性及應用

金屬薄膜與普通介質薄膜不同，金屬薄膜為復折射率N=n-ik，其常存在吸收。n和k分別稱為折射率和消光系數，金屬膜的復折射率N取決于取決于它的電子結構，當電子吸收光子能量之后，便產生帶外躍遷以及帶內躍遷。因此，薄膜的反射率與吸收率在不同的波段上表現出不同的性質。

幾種常見金屬的反射率與吸收率隨波長的變化

金屬條件的制備條件如何?

由于不同金屬的金屬薄膜的附著力、機械強度、熔點等物理性質，以及氧化性、穩定性等化學性質不同，不同的金屬薄膜在制備條件及方法也不同。金屬膜的制備主要是真空淀積技術、濺射、RF離子鍍等。真空淀積技術主要包括物**相淀積(PVD)與化學氣相淀積(CVD)等。目前在金屬薄膜的制備過程中用到的物**相淀積技術主要有電阻熱蒸發法、電子束加熱蒸發法、離子輔助淀積。濺射方法主要有陰極濺射、三級濺射、高頻濺射、磁控濺射、離子束濺射、反映濺射等等。下來就幾種常用的金屬薄膜制備條件做一介紹：

1) 鋁(AL)

鋁膜對基板的附著能力強，機械強度和化學穩定性都比較好，廣泛用作反射膜。

制備條件：常采用熱蒸發淀積技術，高純鋁(99%)在高真空中快速蒸發，基板溫度小于50℃。

2) 銀(Ag)

適用于可見光區和紅外波段，具有很高的反射率;R=99%(紅外)，R=95%(可見)，紅外光區反射率很低。

制備條件：高真空，快蒸發，低的基板溫度。Ag膜與基板的附著力較差，需要有保護膜，通常Ag和Al2O3具有很強的附著力，需要在基板與Ag膜間鍍一層Al2O3膜。

3)金(Au)

在紅外波段有和Ag膜差不多的折射率，用作紅外反射鏡，新鍍的Au膜，質軟，大約一周以后金屬牢固度趨于穩定，膜層牢固度也趨于穩定;

制備條件：高真空，蒸發速率為30—50 A/s,基板溫度為100—150℃，需要在基板先打底，以Al2O3,Gr或Ti膜作為底層，通常用Bi2O3或ThF4等作為保護膜，以提高強度;

4)鉻(Cr)

Cr膜在可見光區都有良好的中性，膜能非常牢固，常用作中性衰減膜;

制備條件：真空度為1*10^-2~2*10^-4Pa,淀積速率95—300 A/s,基板溫度生高，反射率增大，淀積在基板上的Cr膜，其反射率比室溫淀積的高20%。 

版權歸原作者所有，作者：光學薄膜前沿平臺 金屬薄膜部  笑天，畢業于吉林大學光學系