解决电子束沉积多层膜龟裂的临界层应力的调控方法技术

一种解决电子束沉积多层膜龟裂的临界层应力的调控方法，综合采用电子束沉积技术和离子束辅助沉积技术，采用离子束辅助沉积技术沉积应力临界层，采用电子束沉积技术沉积应力临界层之外的其他膜层。本发明专利技术能够解决电子束沉积较厚膜层时，因膜层张应力太大导致的膜层龟裂问题，且不会增加膜系设计难度和实际制备工艺难度。

【技术实现步骤摘要】
解决电子束沉积多层膜龟裂的临界层应力的调控方法
本专利技术涉及光学薄膜，特别是一种解决电子束沉积多层膜龟裂的临界层应力的调控方法。
技术介绍
膜层应力是光学薄膜元件性能的参数之一，膜层应力会导致基底在镀膜前后发生形变。当膜层张应力过大时，甚至会引起膜层龟裂，导致薄膜元件无法使用。膜层应力与膜系设计、沉积技术和沉积工艺密切相关。高功率应用的大尺寸薄膜元件通常采用电子束沉积技术制备，而电子束沉积技术制备的多层膜元件在膜层沉积过程和低湿环境下往往呈现较大的张应力，对于一定的张应力，当薄膜厚度超过临界厚度，多层膜拉伸强度大于断裂强度，将导致薄膜出现龟裂。以大尺寸偏振膜为例，其膜层厚度远高于一般的反射膜，接近8μm，常易发生膜层龟裂问题。在美国NIF、法国LMJ原型、日本LFEX和GEKKO装置等大型高功率激光装置的建设或运行过程中，均曾遭遇偏振膜龟裂的困扰。该问题得到最终解决的证据是2012年罗切斯特大学发表的学术论文(OpticsExpress，20(15)：16596，2012)，采用的技术措施是利用Al2O3膜层补偿HfO2/SiO2膜层应力。但该方法涉及三种材料，除增加了膜系设计难度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种解决电子束沉积多层膜龟裂的临界层应力的调控方法，其特征在于：采用离子束辅助沉积应力临界层，采用电子束沉积应力临界层之外的其他膜层，包括以下步骤：1)向计算机输入参数：包括设计波长λD、高折射率材料折射率nH、低折射率材料折射率nL、高折射率材料在沉积环境的应力σH、低折射率材料在沉积环境的应力σL、所需镀制的膜系、薄膜的抗裂强度Г、取决于裂纹特性的无量纲参数Z、多层膜的杨氏模量Ef、多层膜的泊松比Vf；2)计算机计算应力临界层的层膜应力和临界层厚度：①根据公式(1)依次计算第j层膜沉积完成后的多层膜应力σTj：

【技术特征摘要】
1.一种解决电子束沉积多层膜龟裂的临界层应力的调控方法，其特征在于：采用离子束辅助沉积应力临界层，采用电子束沉积应力临界层之外的其他膜层，包括以下步骤：1)向计算机输入参数：包括设计波长λD、高折射率材料折射率nH、低折射率材料折射率nL、高折射率材料在沉积环境的应力σH、低折射率材料在沉积环境的应力σL、所需镀制的膜系、薄膜的抗裂强度Г、取决于裂纹特性的无量纲参数Z、多层膜的杨氏模量Ef、多层膜的泊松比Vf；2)计算机计算应力临界层的层膜应力和临界层厚度：①根据公式(1)依次计算第j层膜沉积完成后的多层膜应力σTj：其中：j＝1、2……M，M为总膜层数，tj为第j层膜层的厚度系数，σj为第j层膜的应力，nj为第j层膜的材料折射率；②根据公式(2)计算第j层膜层的临界层厚度hcj...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱美萍，曾婷婷，易葵，柴英杰，许诺，孙建，王建国，邵建达，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31