技术发展与应用.doc

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1、班級:物四甲壹.光學薄膜之應用從肥皂泡沫的表面、玻璃表面間的空隙及水面上浮油反射出來的顏色，薄膜光學隨即成爲被硏究的一門學問，二十世紀由於真空技術、電腦及控制技術及材料技術的進步，使得多層膜之製做成爲可行的事實，並且能從事簡業上生產的成品。高融現今在光電科技的領域屮，光學薄膜技術巳成爲控制光束光譜的強有力工具，光學膜膜的主要功能在改變及控制光束於光電系統屮的光譜特性（見圖一），此外尙有消除鬼影、色彩平衡調整及鏡面保護的功能。中度商短波過長波長通過T入T極伽波器AAA薄膜光譜特性品有照相機及眼鏡及光電設備（如傳真機、雷射印表機、雷射唱盤、影碟機等）在光學薄膜的應用上，

2、由於技術本身是屬於泛用性的，較難以某一單i產品爲載具來界定之（見圖二）。光學薄膜產品之市埸，由於其最終應用是在光學元件上面，故從光學元件相關市埸來討探更可看出其附加價値及關鍵性;在美蘇冷戰結束後，軍用的光學元件市場上有衰退的跡象，而外腔式（External-Cavity）光學儀器的發展卻是有很大的成長空間，由於雷射光源之調制方式有走向外腔式的趨勢，故相關的準直鏡（Collimato"、雷射鏡片將應用虜泛。此外光學薄膜的應用在日常生活川佔的比重很大，例如抗反射膜主要的製單層膜/厂波器極射膜丿髀角眼睛保農有關-A对皆甘”/“寶一_中波段濾波器»»孔徑冷灘光#佔“後表面

3、鏡薄膜r瞬面罩~片光礫膜吸收性薄膜鏡束分此外還有液晶顯示器屮所需之導電透明薄膜'照明及裝飾用之冷光燈、雷射鏡E、干涉濾光鏡、分色鏡、攝錄影機、雷射計測、電腦護目鏡、醫療照明等。另外還有CuIhSq薄膜太陽電池、低損耗雷射鏡、拋物面鏡遮板、美國哈伯太空望遠鐘等是薄膜光學比較重大的應用。其他光學薄膜應用然而光學薄膜的應用是十分廣泛的，光學薄膜的市埸也是具有無窮的潛力，從精密的光學儀器到日常的光學薄膜應用，其技術層次是與其價値成正比例的（見圖三），因此光學薄膜的市埸仍是明日之星。三光學工業技術層次與價格圖其他光學薄膜的應用將在以下介紹各種鍍膜技術中再分述之。貳.光學薄膜鍍

4、製技術各種鍍製技術一覽表A.液態成膜法"(a)酸蝕法—(b)溶液成積法—(c)電鍍法■^―(d)陽極氧化法—(e)溶膠--凝膠法if)LB膜”氣体成膜吒瞪囂「⑴熱蒸發熬鍍法卜(ii)電漿濺鍍法—iii)離子束濺鍍法i熱蒸發蒸鍍法■(i-1)熱電阻加熱法(i-2)電子鎗蒸鍍法(i-3)雷射蒸鍍法(i-4)弧光放電(i-5)射頻加熱——(i-6)分子壘晶長膜法(ii)電漿濺鍍法[(门1年面二極濺鍍

5、(ii)射頻濺鍍I(.ii3)三極濺鍍I(ii-4)磁控濺鍍(iii)離子束濺鍍法各種改進膜質製鍍方法(a)荷能反應蒸鍍(b)偏壓輔助蒸鍍(c)聚團離子蒸發法(d)電漿輔助鍍

6、法(e)離子披覆反應蒸鍍(f)電漿離子助鍍(g)離子束離子助鍍(h)離子濺鍍法光學鍍膜技術和其他科技一樣近年來有著快速發展，自1817年Fraunhofer利用酸蝕法成功的製造抗反射膜使透鏡之透光率增加，迄今以離了濺鍍技術製造超級鏡片(supermirror)來測量宇宙重力波，其間鍍膜技術變化極大，但新的技術往往發展自舊有的技術。光學薄膜技術主要之關鍵性問題有三(1)鍍膜製程包括真空鍍膜機、監控技術等;(2)鍍膜材料包括材料測試、化學純度、材料創新、材料型式等；(3)設計技術包括膜層設計、厚度誤差分析技巧等。不同於微電子電路應用之IC膜薄或以化學方式製作的薄膜，光學

7、薄膜大部分屬於多層設計之結構，再加上針對基板(通常爲透鏡)之蒸鍍爲批次量產的需求，故以物理蒸鍍(PhysicalVaporDeposition;PVD)方式爲主，其他則根據不同用途尙有CVD，雷射輔助加熱蒸鍍或電漿聚合沈積等方式，整體而言，光學薄膜技術整體發展(1)在製程(Process)方面■■…將朝開發新鍍膜技術方向進展(2)在監控技術上將朝廣域光譜監控方向進行(3)在設計技術上以電腦輔助之膜層設計結合膜厚誤差分析進行所謂隨機修正製程;前述三者再搭配上材料之選取技術，則形成了整體之發展架構，而其外在的驅動力量則下列三個主要因索⑴由微結構的控制達到耐潮濕的日的…一

8、般而言某些鍍膜品質(特別是以分色爲日的者)在鍍膜剛完成(invacuum)時與鍍膜之後(inair)其光譜會有偏移(shift)的現象產生，乃是因水氣侵入膜層所致，此當影響鍍膜品質至鉅，如何改進巳成爲重要課題;⑴)低溫蒸鍍製程之必要性■…由於屬於塑膠類(無法承受太高溫)之基板鍍膜機會增加，另一•方面考量經濟上之效益，即使是玻璃基板，亦希望能降低基板加熱溫度之時間(通常約需一個小時以上，且不能太快，否則基板會龜裂)，以求縮短製程，但此點通常會與⑴所述會有抵觸，故如何取得平衡，値得深入硏究;(iii)要求有極佳之複製率…■如何在生產過程屮，對不同批次之光學薄膜產品，