中科院“直径2.2米大型真空镀膜机”修复成功,并完成一块大口径光学镜片金属铝膜的制作

   日期:2020-11-28     来源:中国仪器网    浏览:226    评论:0    
核心提示:11月18日,中科院合肥研究院安光所经1个多月完成了“直径2.2米大型真空镀膜机”的修复工作。
  真空镀膜设备主要指一类需要在较高真空度下进行的镀膜,具体包括很多种类,包括真空离子蒸发,磁控溅射,MBE分子束外延,PLD激光溅射沉积等很多种。主要思路是分成蒸发和溅射两种。
  
  11月18日,中科院合肥研究院安光所经1个多月完成了“直径2.2米大型真空镀膜”的修复工作。同日,该镀膜机完成一块直径1.04米非球面抛物面光学镜片金属铝膜的制作。此镀膜镜片将装载于天文望远镜上使用。
  
  今年安光所光学工程中心镀膜组对这台设备进行技术改造和维护,多次成功地进行光学样片光学薄膜的试制工作,实现了大镀膜技术工艺的传承,为安光所继续承接大口径光学镜片的光学薄膜制备提供了设备保障和技术支撑。
  
  光学薄膜由薄的分层介质构成的,通过界面传播光束的一类光学介质材料。光学薄膜的应用始于20世纪30年代。现代,光学薄膜已广泛用于光学和光电子技术领域,制造各种光学仪器。
  
  主要的光学薄膜器件包括反射膜、减反射膜、偏振膜、干涉滤光片和分光镜等等。它们在国民经济和国防建设中得到了广泛的应用,获得了科学技术工作者的日益重视。例如采用减反射膜后可使复杂的光学镜头的光通量损失成十倍地减小;采用高反射比的反射镜可使激光器的输出功率成倍提高;利用光学薄膜可提高硅光电池的效率和稳定性。
  
  
  真空镀膜系统是一种用于化学领域的工艺试验仪器,于2017年12月13日启用。真空镀膜机主要指一类需要在较高真空度下进行的镀膜,具体包括很多种类,包括真空电阻加热蒸发,电子枪加热蒸发,磁控溅射,MBE分子束外延,PLD激光溅射沉积,离子束溅射等很多种。主要思路是分成蒸发和溅射两种。
  
  真空热蒸发镀膜机是从事有机/高分子光电器件领域研究必不可少的设备之一,主要用来将金属或者有机物等材料在高真空环境下蒸发到衬底表面形成均匀薄膜。本实验室根据研究方向,选择的真空蒸镀系统将金属和有机热蒸发镀膜机和手套箱集成到一起,配备了电子束蒸发和热蒸发两种蒸发源。
  
  同时实现了低熔点和高熔点金属的蒸镀功能,手套箱中配备了UVO表面清洗机和真空烘箱等衬底和薄膜处理装置,可以在无水无氧的氛围内实现有机电子器件的整个制备过程(包括衬底预处理,镀膜,薄膜后处理)。
  
  真空镀膜机工作原理:需要镀膜的被称为基片,镀的材料被称为靶材。 基片与靶材同在真空腔中。蒸发镀膜一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来。并且沉降在基片表面,通过成膜过程(散点-岛状结构-迷走结构-层状生长)形成薄膜。 对于溅射类镀膜,可以简单理解为利用电子或高能激光轰击靶材,并使表面组分以原子团或离子形式被溅射出来,并且最终沉积在基片表面,经历成膜过程,最终形成薄膜。
  
  薄膜均匀性概念
  
  1.厚度上的均匀性,也可以理解为粗糙度,在光学薄膜的尺度上看(也就是1/10波长作为单位,约为100A),真空镀膜的均匀性已经相当好,可以轻松将粗糙度控制在可见光波长的1/10范围内,也就是说对于薄膜的光学特性来说,真空镀膜没有任何障碍。 但是如果是指原子层尺度上的均匀度,也就是说要实现10A甚至1A的表面平整,具体控制因素下面会根据不同镀膜给出详细解释。
  
  2.化学组分上的均匀性: 就是说在薄膜中,化合物的原子组分会由于尺度过小而很容易的产生不均匀特性,SiTiO3薄膜,如果镀膜过程不科学,那么实际表面的组分并不是SiTiO3,而可能是其他的比例,镀的膜并非是想要的膜的化学成分,这也是真空镀膜的技术含量所在。
  
  3.晶格有序度的均匀性: 这决定了薄膜是单晶,多晶,非晶,是真空镀膜技术中的热点问题。
  
  主要分类
  
  主要分类有两个大种类: 蒸发沉积镀膜和溅射沉积镀膜,具体则包括很多种类,包括真空离子蒸发,磁控溅射,MBE分子束外延,溶胶凝胶法等等 。
  
  对于蒸发镀膜:一般是加热靶材使表面组分以原子团或离子形式被蒸发出来。
  
  厚度均匀性主要取决于:
  
  1、基片材料与靶材的晶格匹配程度;2、基片表面温度;3. 蒸发功率,速率;4. 真空度;5. 镀膜时间,厚度大小。
  
  组分均匀性:蒸发镀膜组分均匀性不是很容易保证,具体可以调控的因素同上,但是由于原理所限,对于非单一组分镀膜,蒸发镀膜的组分均匀性不好。
  
  晶向均匀性:1、晶格匹配度;2、基片温度;3、蒸发速率。
  
  溅射镀膜又分为很多种,总体看,与蒸发镀膜的不同点在于溅射速率将成为主要参数之一。溅射镀膜中的激光溅射镀膜pld,组分均匀性容易保持,而原子尺度的厚度均匀性相对较差(因为是脉冲溅射),晶向(外沿)生长的控制也比较一般。

 
日期: 2020-11-28
标签: 中科院 真空 镀膜机 大口径 光学
 
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