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            半球形基底鍍膜機膜厚均勻性理論分析

            發布日期:2016-08-01 00:00 來源:http://www.aura-b.com 點擊:

                  對特殊的非平面基片-半球表面上鍍制薄膜的膜厚均勻性進行了理論分析研究。首先,鍍膜機推導了半球面靜止時球面各點的膜厚方程以及此時半球面能夠鍍膜的區域。然后推算了半球表面沿通過球心豎直方向的軸轉動后球面各位置處的膜厚方程, 另外當蒸發源與球心的水平距離小于半球面半徑時, 存在一定區域無法鍍膜, 對該區域進行了理論計算。最后通過計算相對膜厚分析了半球表面膜層厚度分布情況。選擇合適的蒸發源與基底間的幾何配置可獲得小范圍內相對較為均勻的鍍膜區域。該研究工作對半球面這種復雜的非平面基片上鍍膜膜厚均勻性研究工作具有理論指導意義,同時對改善此種表面上的膜厚分布研究提供了相關的理論依據。

            半球形基底鍍膜機膜厚均勻性理論分析

              在真空鍍膜工作中, 膜厚不均勻性是制約各類功能薄膜發揮作用的重要因素。這類影響不止涉及光學薄膜這類對厚度控制有著較大要求的薄膜, 同時對應用于光電、微機電系統(MEMS)等器件上的各類功能薄膜的影響也較大。因此對于平面基片上鍍制薄膜層的膜厚均勻性工作很早就吸引了諸多鍍膜工作者的注意, 這些研究包括各種不同的鍍膜方式, 如蒸發、磁控濺射、激光脈沖沉積、等離子增強化學氣相沉積(PECVD)等, 但是這些研究都是基于平面基片在平面夾具或者球形夾具下進行的。


              隨著現代鍍膜工作的復雜化、多樣化, 需要鍍制薄膜層的表面已經不再僅限于平面基片, 特別是在半球面上鍍膜的情況越來越多, 如一些半球形的護罩、外殼等。顯然, 對于此類半球面上鍍膜的膜層厚度分布較之平面基片更加復雜, 嚴重制約了在此類特殊表面上鍍制的各類功能薄膜的正常使用, 因此對半球面鍍制薄膜層的膜厚分布研究是必不可少的, 然而對于此類非平面基片-半球面基底鍍制薄膜層的膜厚分布研究工作幾乎沒有出現過。


              本文對蒸發下半球面鍍膜膜厚均勻性進行了理論研究, 由于半球面內部鍍膜的情況類似于基于球形夾具下的小平面基片鍍膜, 因此本文只對半球面外部鍍膜的膜厚均勻性進行理論分析。分析過程中將蒸發源作為常見的兩類蒸發源,即向四周均勻發射的點源和遵守余弦分布的小平面面源。首先推導了該半球形基底在靜止時各點的膜厚公式, 然后在此基礎上計算了半球面轉動后各位置的膜厚方程。最后對該半球面鍍膜的膜厚分布進行了理論分析, 計算了相應的均勻性方程并畫出了對應的函數曲線圖。


              結論


              本文著手對特殊表面半球面鍍膜的膜厚分布進行了理論研究, 光學鍍膜機研究過程中分別將蒸發源作為點源以及小平面面源。首先推算了球面靜止時半球面各點的膜厚方程以及相應的可鍍膜范圍, 在此基礎上, 推算出了半球面沿通過球心的軸轉動后,半球面的膜厚方程,同時計算了R >n ≥0 時相應的不可鍍膜區域。最后推算了半球表面的膜厚分布公式, 結果表明, 此類半球面鍍膜膜厚分布受蒸發源與半球面球心的豎直距離以及與球心的橫向平行距離與半球面半徑的比值影響變化很大。通過計算機編程畫出了h/R =2,不同nR值以及n/R=2,不同hR時的膜厚分布曲線。選擇合適的基底與蒸發源之間的幾何配置,可獲得一定范圍內厚度均勻的膜層, 但是該范圍都是較小的。在此文的理論指導下,改善此種半球面膜厚均勻性的進一步工作還需要進行。


            相關標簽:鍍膜機

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