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原子層沉積ALD在光學鍍膜方面的應用

來源:北京正通遠恒科技有限公司   2023年07月25日 14:51  

       在技術、經濟高度發達的現代社會里,光學薄膜擁有廣闊的應用空間,其領域涉及精密光學儀器、光纖通訊、3C產品屏幕及鏡頭、智能數字相機等。一般來說,光學鍍膜是指在光學玻璃、光纖、陶瓷等各類襯底材料的表面上沉積一層或多層薄膜;這類光學薄膜借助光的干涉效應來改變透射光或反射光的強度、偏振狀態和相位變化,從而實現器件光學性能的優化。傳統的光學鍍膜工藝眾多,如物理氣相沉積法、離子束輔助沉積法、溶膠-凝膠法等。然而,隨著光電系統微縮化、襯底材料多元化以及各類行業應用的創新迭代,以物理氣相沉積(PVD)為代表的傳統薄膜制備方法在膜層厚度控制、致密性、保形性等方面逐漸顯現其不足,而原子層沉積技術(ALD)無論對于納米結構的微觀層面或任意形態光學器件的宏觀層面,均可以原子級精度調整光學材料的特性,成為了當下光學鍍膜的熱門解決方案(圖1)。

ALD-光學鍍膜-1.png

圖1: ALD技術應用于曲面鏡及數碼相機鏡頭

        ALD薄膜以飽和吸附的layer-by-layer生長模式,可在機構復雜的幾何表面,如大曲面及高縱深比深孔結構,大面積行程高均勻性薄膜,且膜層相較于PVD膜更為致密,在界面處的結合力更強(圖2-3),更適用于未來工業界*精密光學器件的制造。

ALD-光學鍍膜-2.png

圖2:ALD與PVD均勻性及保形性對比

圖3:ALD光學鍍膜樣品橫截面電鏡圖

       ALD可于原子級尺度控制膜層厚度,配合商用光學建模軟件生成的光學膜系結構,沉積高質量光學膜層,從而可優化器件光學性能,如ALD增透膜在可見光波段實現< ~0.5%反射(圖4)。此外,在結構復雜的3D玻璃表面沉積ALD光學薄膜,可在曲面不同方向上均獲得的光學減反性能(圖5),這是傳統技術難以實現的,且上述特質可在量產線上穩定實現,適于任意形狀的光學器件、球型透鏡、光柵等應用的批量鍍膜。

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圖4:未處理與ALD-AR膜玻璃片反射波譜圖





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