光学薄膜技术

      1、薄膜应力研究的重要性

      光学多层膜系统已经广泛的应用于微电子系统，光学系统等，而由于薄膜应力的存在，对系统的功能与可靠性产生很大的影响，它不仅会直接导致薄膜的龟裂、脱落，使薄膜损坏，而且会作用基体，使基体发生形变，从而使通过薄膜元件的光波前发生畸变，影响传输特性。更重要的是，薄膜在激光辐照下，由于应力的存在，加速了薄膜内热力耦合作用，是其破坏的敏感因素，因此很有必要研究光学多层膜系统中的残余应力，并设法控制其发展。

      2、薄膜应力的成因

      薄膜应力主要包括热应力与生长应力：热应力是当薄膜从沉积温度冷却到室温的过程中，由于薄膜与基底的热膨胀系数不同引起的；生长应力存在于所有镀膜方法（如真空蒸发、阴极溅射或气相沉积）制作的薄膜中，其最大值可达109N/m2。它的大小与由薄膜和基底材料以及制备工艺条件有关。

      3、光学薄膜缺陷的特点

      薄膜缺陷的研究大约从1970开始，刚开始薄膜缺陷被表征为薄膜表面特征，认为是一种典型的粗糙度，在一些文献中薄膜缺陷被描述为节瘤。 Guenther首先对光学薄膜缺陷进行研究，他指出节瘤是在镀膜过程中对外部干扰颗粒形状相似复制而形成的；现在薄膜缺陷越来越引起人们的重视，很多文献建立了薄膜节瘤缺陷模型，其中Lettsl第一次提出了节瘤缺陷形成的经验模型，另外，Kardar提出了一种薄膜生长的非线性连续模型，Tren通过对HfO2/SiO2多层膜缺陷一系列的研究，认为当节瘤颗粒非常小时，节瘤生长模型是无效的，但是同时认为当节瘤颗粒非常大时，由于屏蔽效应会产生更加复杂的缺陷结构。

      薄膜缺陷类型很多，按照缺陷的性质，可以分为杂质缺陷、电致缺陷、结构缺陷、化学缺陷、力学缺陷以及热缺陷等等；按照缺陷的形貌来分，大致有结瘤缺陷、陷穴缺陷、条状缺陷及其它形状不规则的复杂缺陷。一般来说，缺陷的类型、密度、大小随膜层材料，沉积工艺以及表面清洁度的不同而不同。对激光薄膜来说，根据实验观察，主要有节瘤与陷穴缺陷。