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[求助]
光學(xué)薄膜的厚度問題 已有2人參與
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| 本人以前是研究硬質(zhì)薄膜的，現(xiàn)在工作了剛接觸光學(xué)薄膜，然而對光學(xué)知識只停留在《大學(xué)物理》這門課上。請教在鍍光學(xué)薄膜時，薄膜的光學(xué)厚度、物理厚度、還有鍍膜厚度（就是晶振顯示的厚度）之間是什么關(guān)系。光學(xué)厚度=物理厚度*n（折射率），跟1/4波長又有什么關(guān)系。 |
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【答案】應(yīng)助回帖
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1. 首先分清楚樣品（鍍膜件）膜層厚度和晶振膜層厚度的區(qū)別與聯(lián)系。 容易理解，二者的幾何厚度是不一樣的，之間存在一個比例關(guān)系。 這個比例系數(shù)，也即是一些進口晶控儀上的tooling factor。定義為 比例系數(shù) = 樣品膜層厚度/晶振膜層厚度 * 100% 鍍膜過程中，假定這個比例系數(shù)不變（要求工藝保證）。 晶控儀里輸入了這個比例系數(shù)之后，對外顯示的膜層厚度就等于樣品膜層厚度了。 （當然，如果晶控記錄的厚度不等于樣品厚度，調(diào)整比例系數(shù)即可，如何調(diào)整，一般的晶控儀說明書里會有介紹） 2. 薄膜的光學(xué)厚度 = 折射率 * 物理厚度 膜層物理厚度容易理解，就是膜層幾何厚度。 3. 形如 "H L H L" 表示的膜系，會有一個設(shè)計波長，或稱為中心波長。 字母代表一個 1/4波長的光學(xué)厚度。 假定設(shè)計波長為 600nm，折射率 nH = 2, nL = 1.5 那么 H 代表的光學(xué)厚度 = 1/4 * 600 = 150 = nH * dH 即一個 H代表的物理厚度 dH = 150/2 = 75 nm 同樣 L 代表的光學(xué)厚度 = 1/4 * 600 = 150 = nL * dL 即一個 L代表的物理厚度 dL = 150/1.5 = 100 nm 字母H、L 之前的數(shù)字就是厚度倍數(shù)，不寫數(shù)字時為1. 例如，0.5H，含義是 0.5倍的 1/4波長。 這種記述方法，來源于光學(xué)薄膜分析。只需要簡單的改變設(shè)計波長，光譜將發(fā)生整體偏移而形狀基本不變，使用起來非常方便。 4. 多說一句 晶控儀里，如果要鍍制上述 "H L H L" ，設(shè)計波長為600的膜系。 假定 H材料為穴位坩堝（膜層要指定坩堝號），L材料為環(huán)形坩堝（或坩堝不用關(guān)心） 注意，晶控儀里的厚度單位為 千埃 (KA)， 1 納米 = 10 埃，即 1nm = 10 A = 0.01 KA 例如上海膜林科技有限公司的MXC-3B晶控儀. 首先，進入材料庫，假定在1號材料庫里輸入 H 材料的密度和聲阻抗率 ，及其比例系數(shù) 并保存。材料名是用于人為核對,其它參數(shù)是工藝相關(guān)的參數(shù)，跟厚度計算沒有直接關(guān)系，跟鍍膜機配置、真實材料的蒸發(fā)工藝有關(guān)。 同樣，假定在2號材料庫里輸入 L 材料的密度和聲阻抗率 ，及其比例系數(shù) 保存。 進入膜系，假定存儲進1號膜系。 進入1號膜系，編輯個膜系名 : Test （用于人為核對，可以沒有） 進入膜層編輯，第1層，材料庫號里選擇 1，此時材料名將自動顯示出供核對。填寫膜層厚度 0.75，單位為 KA。再輸入坩堝號 1 （鍍膜前1號坩堝要放材料） <加一層>，第2層，修改材料庫號為 2，填寫厚度 1 ，單位為KA。 坩堝號不用輸入。 <加一層>，將自動拷貝 第1層的參數(shù)至第3層，即材料庫號 1 ，厚度0.75 KA，坩堝號 1 <加一層>，將自動拷貝 第2層的參數(shù)至第4層，即材料庫號 2 ，厚度 1KA 退出膜層編輯，保存膜系。 點擊 <沉積>，將 當前膜系選為待沉積膜系，并清空初始厚度。 回到 初始的沉積頁面，點擊 <開始>，就可以自動鍍膜了。 |
3樓2020-02-03 17:30:30
2樓2020-02-03 17:28:57
wangyusi
鐵蟲 (初入文壇)
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- 專業(yè): 光學(xué)和光電子材料
【答案】應(yīng)助回帖
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推薦蟲蟲可以閱讀 1.Thin-film optical filter 第三版 2.Design of optical interference coatings_ALFRED THELEN 3.光學(xué)薄膜材料的理論與實踐（德國）_olaf stenzel_國防工業(yè)出版社 4.現(xiàn)代光學(xué)薄膜技術(shù)_唐晉發(fā) 里面有題主想要的答案。 麥克勞德說明書是這么說明的： Layer thicknesses may be specified in four ways. Thicknesses may be either full-wave optical thickness (FWOT) or quarter-wave optical thickness (QWOT) or geometrical or physical. Physical thickness is just the thickness of the film as it would be measured by a ruler calibrated in physical thickness units, nanometres unless they have been changed by the user. In interference calculations the most important quantity associated with a layer is its effect on the optical phase of light that traverses it. The phase change depends on the optical path and the vacuum wavelength. Full-wave Optical thickness, therefore, is the physical thickness multiplied by the refractive index of the material (that is the optical path) and divided by the reference wavelength. Because of its fundamental role in calculations, it is frequently used in preference to the other thickness conventions. QWOT thickness is another type of optical thickness. 1 QWOT is equal to 0.25 optical thickness units. Geometrical thickness is the ratio of physical thickness to reference wavelength.  舉個例子： One of the reasons we often use the ratio of the thickness of a layer to a reference wavelength is that dimensionless quantities are usually to be preferred over dimensionedones with units. Many of the layers in the designs considered so far have optical thicknesses (FWOT) of 0.25. This means that the optical path for one traversal is one quarter of a vacuum reference wavelength. The material for one layer, listed as Na3AlF6,is cryolite or Na3AlF6, and the refractive index of this material is shown as 1.35. This is the value at the reference wavelength which is 510nm in this case. We can tell that the geometrical thickness would be 0.25/1.35 that is 0.185185. Physical thickness would be 94.444nm. |
4樓2020-02-04 15:21:42
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