ALD在光学镀膜方面的应用

       在技术、经济高度发达的现代社会里，光学镀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


图2：ALD与PVD均匀性及保形性对比


图3：ALD光学镀膜样品横截面电镜图


图4：未处理与ALD-AR膜玻璃片反射波谱图