光电薄膜ppt
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光电薄膜
光电薄膜物质在受到光照以后，往往会引发某些电性质的变化，亦称光电效应。
光电效应主要有光电导效应、光生伏特效应和光电子发射效应3种。
物质受光照射作用时，其电导率产生变化的现象，称为光电导效应。
如果光照射到半导体的p-n结上，则在p-n结两端会出现电势差，p区为正极，n区为负极，这一电势差可以用高内阻的电压表测量出来，称为光生伏特效应。
当金属或半导体受到光照射时，其表面和体内的电子因吸收光子能量而被激发，如果被激发的电子具有足够的能量，足以克服表面势垒而从表面离开，产生了光电子发射效应。
前两种效应在物体内部发生，统称为内光电效应，它一般发生于半导体中。
光电子发射效应产生于物体表面，又称为外光电效应，它主要发生于金属或半导体中。
光电导薄膜材料包括：Ge和Si单晶及以它们为基础的掺杂体；化合物半导体有CdS,CdSe,CdTe,ZnSe,HgSe,HgTe,PbS,PbSe,InP,InAs,InSb,GaAs,GaSb等。
在半导体薄膜中硅薄膜是最重要的一种。
硅薄膜按结晶结构可分为单晶、多晶和非晶。
其中单晶硅薄膜广泛的用于制造各种半导体器件和集成电路。
多晶硅薄膜则在一些半导体器件、集成电路及太阳能电池中得到了广泛的应用。
非晶硅薄膜目前主要用于制造太阳能电池。
1.单晶硅薄膜在半导体技术中，单晶硅薄膜是采用外延法制备的，制备单晶硅薄膜的外延方法可以分为气相外延、固相外延和分子束外延等。
在绝大多数的情况下衬底材料采用单晶硅片。
外延薄膜的生长是沿着原来硅片的结晶轴方向进行的，犹如从单晶衬底向外延伸新的单晶薄膜。
单晶薄膜也可以生长在与膜材料不同的衬底上。
外延法只能制备薄膜单晶而不能得到大块单晶材料。
但这种单晶薄膜的质量很好，而且由于其形成工艺的特点而具有一些很有价值的电物理特性。
正是由于外延硅薄膜的优良特性，解决了原来半导体器件工艺中一些难以解决的矛盾。
例如，在电阻率很低的单晶硅片的衬底上沉积一层电阻率高的外延硅薄膜作为晶体管的集电区，既增大了晶体管的功率，又提高了截止频率和反向击穿电压。
光学薄膜基础知识共64页
光学薄膜基础知识
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
Байду номын сангаас
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
Байду номын сангаас
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
光电纳米薄膜的制备课件
4
1.基片架和加热器
5
2. 蒸发料释出的气体
3. 蒸发源 4. 挡板 5. 真空泵 6. 解吸的气体 7.
基片 8. 钟罩
加热方式
螺旋式
电阻加热法
锥形蓝式 舟式
电子轰击加热法
高频感应加热法
辐射加热法
悬浮加热法
2.1.3 Ag-BaO光电薄膜真空沉积制备法
2
34
5
1
11
10
9
1、导轨；2、Ba源；3、样品管 4、正电极；5、Ag源；6、导轨 7、机械泵；8、扩散泵；9、O2源 8 10、沉积薄膜；11、负电极
引言
物理气相沉积（PVD）
真空沉积 离子镀法 离子团束（ICB）
分子束外延（MBE）
化学气相沉积（PVD）
其他
脉冲激光气相沉 积（PLD）
溶胶-凝胶（SolGel）
电沉积
金属有机化学气相沉积 （MOCVD）
微波回旋电子共振化学气 相沉积（MV-ECR-CVD）
直流电弧等离子体喷射法
触媒化学气相沉积（CarCVD）
在层状-岛状中间生长模式中，在最开始一两个原子层厚度 的层状生长之后，生长模式转化为岛状模式。导致这种模式 转变的物理机制比较复杂，但根本的原因应该可以归结为薄 膜生长过程中各种能量的相互消长。
薄膜材料自身相互作用力的大小和薄膜材料原子与基底原子 的相互作用力的大小。
2.4影响薄膜生长和性能的一些因素
大。
原子团中原子间的键能
临界核所 需要原子
数量
原子团中原子与基底原子间的键能 环境条件，如温度、气相等
2.3.3薄膜的形成
一旦大于临界核心尺寸的小岛形成，它接受新的原子而逐渐 长大，而岛的数目则很快达到饱和。小岛像液珠一样互相合 并而扩大，而空出的衬底表面上又形成了新的岛。形成与合 并的过程不断进行，直到孤立的小岛之间相互连接成片，一 些孤立的孔洞也逐渐被后沉积的原子所填充，最后形成薄膜。
《现代光学薄膜技术》课件
分类
按照功能和应用，光学薄膜可以 分为增透膜、反射膜、滤光膜、 干涉膜等。
光学薄膜的应用领域
显示行业
液晶显示、等离子显示、投影显示等。
照明行业
LED照明、荧光灯等。
摄影器材
镜头、滤镜等。
太阳能行业
太阳能电池等。
光学薄膜的发展历程
19世纪末
光学薄膜概念诞生，主要用于 镜头增透。
20世纪初
光学薄膜技术逐渐成熟，应用 领域扩大。
真空蒸发镀膜技术适用于各种材料，如金属、半导体、绝缘体等，可以 制备单层膜、多层膜以及复合膜。
真空蒸发镀膜的缺点是难以控制薄膜的厚度和均匀性，且不适用于制备 高熔点材料。
溅射镀膜
溅射镀膜是一种利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材原子或分子溅射出来并沉积在基片上形 成薄膜的方法。该方法具有较高的沉积速率和较好的薄膜质量，适用于制备高质量的多层光 学薄膜。
详细描述
高温防护膜通常由耐高温材料制成，如硅、石英等，能够承受较高的温度和恶劣的环境条件。这种薄膜常用于工 业炉、高温炉、激光器等设备的光学元件保护，防止高温对光学表面的损伤和退化，保证设备的长期稳定性和可 靠性。
05
CATALOGUE
光学薄膜的未来发展
新材料的研究与应用
光学薄膜新材料
如新型高分子材料、金属氧化物、氮 化物等，具有优异的光学性能和稳定 性，能够提高光学薄膜的耐久性和功 能性。
THANKS
感谢观看
离子束沉积技术可以应用于各种材料，如金属、非金属、 半导体、绝缘体等，可以制备单层膜、多层膜以及复合膜 。
离子束沉积的缺点是设备成本较高，且需要较高的真空度 条件。
03
CATALOGUE
光学薄膜的性能参数
按照功能和应用，光学薄膜可以 分为增透膜、反射膜、滤光膜、 干涉膜等。
光学薄膜的应用领域
显示行业
液晶显示、等离子显示、投影显示等。
照明行业
LED照明、荧光灯等。
摄影器材
镜头、滤镜等。
太阳能行业
太阳能电池等。
光学薄膜的发展历程
19世纪末
光学薄膜概念诞生，主要用于 镜头增透。
20世纪初
光学薄膜技术逐渐成熟，应用 领域扩大。
真空蒸发镀膜技术适用于各种材料，如金属、半导体、绝缘体等，可以 制备单层膜、多层膜以及复合膜。
真空蒸发镀膜的缺点是难以控制薄膜的厚度和均匀性，且不适用于制备 高熔点材料。
溅射镀膜
溅射镀膜是一种利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材原子或分子溅射出来并沉积在基片上形 成薄膜的方法。该方法具有较高的沉积速率和较好的薄膜质量，适用于制备高质量的多层光 学薄膜。
详细描述
高温防护膜通常由耐高温材料制成，如硅、石英等，能够承受较高的温度和恶劣的环境条件。这种薄膜常用于工 业炉、高温炉、激光器等设备的光学元件保护，防止高温对光学表面的损伤和退化，保证设备的长期稳定性和可 靠性。
05
CATALOGUE
光学薄膜的未来发展
新材料的研究与应用
光学薄膜新材料
如新型高分子材料、金属氧化物、氮 化物等，具有优异的光学性能和稳定 性，能够提高光学薄膜的耐久性和功 能性。
THANKS
感谢观看
离子束沉积技术可以应用于各种材料，如金属、非金属、 半导体、绝缘体等，可以制备单层膜、多层膜以及复合膜 。
离子束沉积的缺点是设备成本较高，且需要较高的真空度 条件。
03
CATALOGUE
光学薄膜的性能参数
光电功能薄膜技术(研讨)光学薄膜基础124页PPT文档
H 1N 1kE 1
在第一种介质中有正方向和反方向两种波
E0E0H0H0
H0N0kE0;H0N0kE0
平面电磁波理论—反射和折射定律
r E0 N0 N1 E0 N0 N1
r可以是正数、也可以是负 数（180度为相越变）
平面电磁波理论——反射和折射定律
对于倾斜入射：引进一个修正光纳η
两束光产生干涉的条件：
➢频率相同
➢振动方向一致 ➢位相相同或位相差恒定
麦克斯韦方程组
微分形式
积分形式
E——电场强度 矢量
D——电位移矢量 流矢量
H——磁场强度 B——磁感应强度 μ——磁导率
j——电流密度
jD——位移电
ρ ——电荷密度 ε ——介电常数 σ ——电导率
各向同性、均匀介质物质方程： D =ε E B =μ H j = σE
光学材料的基本属性
光学常数
折射率 n、消光系数 、吸收系数、极化率 、
光电导率
基本光学常数，复折射率 的实部和虚部。
nˆ
色散关系
“光学常数”，并非真正常数，入射光频率的函数——色 散关系。
洛伦兹色散理论——绝缘体和半导体 Drude色散理论——金属
薄膜光学的几个基本假设条件： ✓工作波段：光学 ✓薄膜厚度于考虑的波长在一个数量级 ✓薄膜的面积与波长相比可认为无限大 ✓薄膜材料各向均匀、同性 ✓薄膜材料为非铁磁性材料 ✓光穿过膜层而非沿着膜层在膜层内传播
薄膜光学是物理光学的一个重要分支，它研究的对象是膜层对光的反 射、透射、吸收以及位相特性、偏振效应等，简而言之，它主要研究光在分 层媒质中的传播规律性。
光在通过分层媒质时，来自不同界面的反射光、透射光在光的入射及反射 方向产生光的干涉现象，人们正是利用这种干涉现象，通过改变材料及其厚度等 特性来人为的控制光的干涉，根据需要来实现光能的重新分配。
在第一种介质中有正方向和反方向两种波
E0E0H0H0
H0N0kE0;H0N0kE0
平面电磁波理论—反射和折射定律
r E0 N0 N1 E0 N0 N1
r可以是正数、也可以是负 数（180度为相越变）
平面电磁波理论——反射和折射定律
对于倾斜入射：引进一个修正光纳η
两束光产生干涉的条件：
➢频率相同
➢振动方向一致 ➢位相相同或位相差恒定
麦克斯韦方程组
微分形式
积分形式
E——电场强度 矢量
D——电位移矢量 流矢量
H——磁场强度 B——磁感应强度 μ——磁导率
j——电流密度
jD——位移电
ρ ——电荷密度 ε ——介电常数 σ ——电导率
各向同性、均匀介质物质方程： D =ε E B =μ H j = σE
光学材料的基本属性
光学常数
折射率 n、消光系数 、吸收系数、极化率 、
光电导率
基本光学常数，复折射率 的实部和虚部。
nˆ
色散关系
“光学常数”，并非真正常数，入射光频率的函数——色 散关系。
洛伦兹色散理论——绝缘体和半导体 Drude色散理论——金属
薄膜光学的几个基本假设条件： ✓工作波段：光学 ✓薄膜厚度于考虑的波长在一个数量级 ✓薄膜的面积与波长相比可认为无限大 ✓薄膜材料各向均匀、同性 ✓薄膜材料为非铁磁性材料 ✓光穿过膜层而非沿着膜层在膜层内传播
薄膜光学是物理光学的一个重要分支，它研究的对象是膜层对光的反 射、透射、吸收以及位相特性、偏振效应等，简而言之，它主要研究光在分 层媒质中的传播规律性。
光在通过分层媒质时，来自不同界面的反射光、透射光在光的入射及反射 方向产生光的干涉现象，人们正是利用这种干涉现象，通过改变材料及其厚度等 特性来人为的控制光的干涉，根据需要来实现光能的重新分配。
光学薄膜原理 ppt课件
401 (0 1)2
Tp
N1 N0
cos1 cos0
( cos0 cos1
20 )2 0 1
401 (0 1)2
小结
垂直入射
倾斜入射
r N0 N1 N0 N1
N0
R t 2N0 N0 N1
N1
T
R r 2 ( N0 N1 )2 N0 N1
r 0 1 0 1
ts
20 0 1
,tp
折射率与导纳
Refractive index
3.坡印廷矢量(能流密度)S:单位时间通过单位面积的 能量
S=E×H
积分平均值： S 1 Re(N )E 2
(3)
2
4.边界条件---切向分量连续
E0 tan= E1 tan , H0 tan= H1 tan ,
E0itan + E0rtan = E1t tan
Detector
薄膜在WDM技术中的应用
DWDM Filter: Mux, Demux, OADM ,OXC等
M-WDM Filter: CWDM, Channel separation 等
W-WDM Filter: 光网控制，光插分，光放大等
Interleaver: 与DWDM Filter串接，提高复用度
20 0 1
c os 0 c os1
R r 2 (0 1 )2 0 1
T
N1 N0
t2
4N0 N1 (N0 N1)2
T
1 0
ts2
401 (0 1)2
s N cos
p N / cos
第三节 单层薄膜的传输矩阵
E12
1 2 E2
1
21
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镀膜的保养
一旦护膜被破坏后，在光线下，可以看到一些 不规则的、彩虹般的反射。 一般来说，镜头最外层所镀的通常是硬膜， 用以保护一般的手摸或清洁镜头时不会对其造 成危害。这一点，不管是传统的单眼相机镜头 或是消费型数字相机镜头皆然。尽管，这层膜 有保护作用，但实际上其厚度可能仅有 0.1 nm 太过强力的摩擦，还是会破坏这层膜的平整性， 进而影响拍摄效果。所以，对于多层膜镜头的 清洁方法，需要注意：
折射率 n 单面反射量R1% 透光量T%
1.50
1.56 1.60
4.0
4.8 5.4
92.2
90.7 89.5
镀膜应用
1、眼镜的保护膜、滤光膜、防紫外线 膜等2、望远镜镜片、相机镜头的红外膜、 保护膜、增透膜、增反膜等3、宝石上的 膜层4、汽车玻璃、幕墙玻璃的增反膜5、 光纤外壁反射膜在装饰饰品上的应用： 手机壳、表壳、眼镜架、五金、小饰品 等镀膜
真空镀膜 1.常温常压下，空气中活性分子与膜层等反应， 易形成杂质 2.常压时，气体分子密度太高，蒸发膜料无法 直接到达被镀件 3.被镀膜层材料容易蒸发 4真空下易获得高纯镀膜，成膜速度快 镀膜的种类 这些膜的功用各有不同，大致可分为七大类： 增透膜、反光膜、滤光膜、偏振膜、保护膜和电 热膜。
镀膜工艺过程
来自胶片厂家信息，希望设计新概念的高性能多 层膜镜头，便于进一步发挥胶片潜力。最近的胶 片与以往比较已有明显改进。从照相机厂知悉： 新的胶片最适宜使用新型镜头，这意味着应推荐 摄影师尽量使用新型多层镀膜镜头。 有些摄影者，喜欢使用新型多层膜镜头。有些 摄影者，喜欢古老著名镜头，认为像质还是老镜 头好。其实，当前生产的新胶片性能显示，新设 计的镜头对新型胶片来说其照片效果更佳，拍摄 后更易获得最佳效果，更易得到色泽鲜艳、色彩 饱和、成像清晰、层次分明的满意照片。
20 世纪90 年代以后，随着真空镀膜 技术的发展，利用离子束轰击技术，使 得膜层镜片的结合，膜层间的结合得到 了改良。而且提炼出的象氧化钛，氧化 锆等高纯度金属氧化物材料可以通过蒸 发工艺镀于树脂镜片的表面，达到良好 的减反射效果。
镀膜原因Biblioteka 镀膜目的目的是希望减少光的反射，增加透光率，抗紫 外线并抑制耀光鬼影；不同颜色的镀膜，也使的 从光学常识知道，当光线通过一个透镜 成像色彩平衡的不同。此外，镀膜尚可延迟镜头 老化，变色的时间。 时，总有一部分光线被反射和吸收，被反
真空镀制光学薄膜的基本工艺过程：
清洁零件→清洁真空室／装零 件→抽真空和零件加温→膜厚仪调整 →离子束轰击→膜料预熔→镀膜→镀 后处理→检测
真空镀膜机
透过量
反射光占入射光的百分比取决于镜片材料的 折射率，可通过反射量的公式进行计算。 反射量公式： R=（n-1）2/（n+1）2 R：镜片的单面反射量n：镜片材料的折射率
镀膜原理
镜头的镀膜是根据光学的干涉原理，在镜头 表面镀上一层厚度为四分之一波长的物质(通常 为氟化物)，使镜头对这一波长的色光的反射降 至最低。显然，一层膜只对一种色光起作用， 而多层镀膜则可对多种色光起作用。多层镀膜 通常采用不同的材料重复地在透镜表面镀上不 同厚度的膜层。多层镀膜可大大提高镜头的透 光率，例如，未经镀膜的透镜每个表面的反射 率为5％，单层镀膜后降至2％，而多层镀膜可 降至0.2％，这样，可大大减少镜头各透镜间的 漫反射，从而提高影像的反差和明锐度。
The end !
谢谢！
多层镀膜的使用概况
德国的卡尔.蔡司镜头
日本尼康镜头 （尼康新的多 层膜系，有丰 富的阶调和色 彩平衡）
多层镀膜技术与感光胶片关系
摄影镜头是有效利用还是浪费新型胶片的性能， 其膜层也起到一定作用。镜片反射引起的光晕存 在时，不仅使画面整体的反差下降，而且对高光 和阴影细部的描写也产生十分不利影响。同时， 由于光晕存在，对色彩平衡尤其易造成整体色再 现失常。镜头的膜系性能与胶片感色等性能的匹 配是必不可少的。 彩色反转片的最近发展倾向是色饱和度很高， 膜层性能优良是完全必要的。陈旧的颜色是不会 受欢迎的，反差下降令人讨厌。
射和吸收的量分别占5％和2％。镜头是由 透镜片组构成的，如果光线在每一个透镜 上都有这么多被反射和吸收，那么，光线 穿过透镜片组到达焦平面是非常少的，也 就是说光线在穿透镜头时被严重损失了。
为了提高镜头的透光率和影像的质量，在现 代镜头制造工艺上都要对镜头进行镀膜。
镀减反射膜技术 有机镜片镀膜技术的难度要比玻璃镜片高。 玻璃材料能够承受300℃以上的高温，而有机镜 片在超过100℃时便会发黄，随后很快分解。可 以用于玻璃镜片的减反射膜材料通常采用氟化镁 但由于氟化镁的镀膜工艺必须在高于200℃的环 境下进行，否则不能附着于镜片的表面，所以有 机镜片并不采用它。
例如普通树脂材料的折射率为1.50，反射光R= （1.50-1）2/（1.50+1） 2=0.04=4%。镜片有两个表面，如果R1 为镜片前 表面的反射量，R2 镜片后表面的 反射量，则镜片的总反射量R=R1+R2（计算R2 的 反射量时，入射光为100%-R1）。 镜片的透光量T 为：T=100%-R1-R2。 表4 不同折射率镜片的透过量比较
镀膜目的及效果
目的是希望减少光的反射，增加透 光率，抗紫外线并抑制耀光鬼影，聚 集有利光线成相，过滤掉某些不利光 线。不同颜色的镀膜，也使的成像色 彩平衡的不同。此外，镀膜尚可延迟 老化，变色的时间。
图左：镜头炫光下造成画面的影响； 图右：镜片前塗佈镀膜减少炫光的产生 也強化了画面的明亮度
镀膜条件、种类
清洁液的选择：一般用无水酒精或乙醚- （注意：乙 醚为有毒化学物质）。如果必须用水清理，则需要寻 找离子水或纯水，不然会留下水班。 清洁布的选择： 可以用脱脂棉，最简单、最廉价。 如果有脱落的纤维留下，用气球吹掉即可。一般相机 店贩售有专门的镜头纸、羌鹿皮、不织布之类的清洁 用品。 皮革或布类产品，尽量少用。因为，这些可重 复使用的东西，当空气中有极细小的砂粒或硬物沉积 在上面时，再次使用时会把膜刮伤。
光学镀膜技术
相机镜头镀膜
•前言 •镀膜原因 •镀膜原理 •镀膜目的及效果 •镀膜条件、种类 •镀膜工艺过程 •镀膜应用
相机镀膜
1892年:英国泰勒发现并产生镀膜技 术;1935年：德国卡尔，蔡司发明了防反 射膜层处理技术。蔡司的A.Smakula在真 空中加热蒸发低折射率氟化物薄膜，诞生 了防反射薄膜处理法。1939-1943年：卡 尔.蔡司公司成功实现了2层和3层增膜系。