• ALD光学镀膜

    我国薄膜沉积设备国产化率仅为2%

  •    在技术、经济高度发达的现代社会里,光学薄膜拥有广阔的应用空间,其领域涉及精密光学仪器、光纤通讯、3C产品屏幕及镜头、智能数字相机等。一般来说,光学镀膜是指在光学玻璃、光纤、陶瓷等各类衬底材料的表面上沉积一层或多层薄膜;这类光学薄膜借助光的干涉效应来改变透射光或反射光的强度、偏振状态和相位变化,从而实现器件光学性能的最大优化。传统的光学镀膜工艺众多,如物理气相沉积法、离子束辅助沉积法、溶胶-凝胶法等。然而,随着光电系统微缩化、衬底材料多元化以及各类行业应用的创新迭代,以物理气相沉积(PVD)为代表的传统薄膜制备方法在膜层厚度控制、致密性、保形性等方面逐渐显现其不足,而原子层沉积技术(ALD)无论对于纳米结构的微观层面或任意形态光学器件的宏观层面,均可以原子级精度调整光学材料的特性,成为了当下光学镀膜的热门解决方案(图1)。


       ALD薄膜以饱和吸附的layer-by-layer生长模式,可在结构复杂的几何表面,如大曲面及高纵深比深孔结构,大面积形成高均匀性薄膜,且膜层相较于PVD膜更为致密,在界面处的结合力更强(图2-3),更适用于未来工业界先进精密光学器件的制造。


       ALD可于原子级尺度控制膜层厚度,配合商用光学建模软件生成的光学膜系结构,沉积高质量光学膜层,从而可最大化优化器件光学性能,如ALD增透膜在可见光波段实现< ~0.5%反射(图4)。此外,在结构复杂的3D玻璃表面沉积ALD光学薄膜,可在曲面不同方向上均获得极佳的光学减反性能(图5),这是传统技术难以实现的,且上述特质可在量产线上稳定实现,适于任意形状的光学器件、球型透镜、光栅等应用的批量镀膜。

  • 图1: ALD技术应用于曲面镜及数码相机镜头[1]

    图2:ALD与PVD均匀性及保形性对比[2]

  • 图3ALD光学镀膜样品横截面电镜图[3]

    图4:未处理与ALD-AR膜玻璃片反射波谱图[2]

  • 参考资料

    [1] Pfeiffer, Kristin, et al. ACS applied materials & interfaces 11.24 (2019): 21887-21894.

    [2] Pfeiffer, Kristin, et al. Coatings 7.8 (2017): 118.

    [3] Paul, Pallabi, Kristin Pfeiffer, and Adriana Szeghalmi. Coatings 10.1 (2020): 64.

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