E-beam verdamping versus magnetron sputtering voor optische coatings: een vergelijkende analyse

I. Overzicht van de kernbeginselen

1.E-beam verdamping

Gebruikt elektronenstralen van hoge energie om doelmateriaal te bombarderen, waardoor kinetische energie wordt omgezet in thermische energie om het doel te smelten of te sublimeren.Gasvormige atomen condenseren op het oppervlak van het substraat tot dunne filmsEen "thermische verdamping afzetting" proces, het gebruikt bulk doelen zoals zuivere metalen en oxiden.

2.Magnetronsputtelen

Gebruikt RF/DC elektrische velden om inerte gassen (bijv. Ar) te ioniseren in plasma. Versnelde ionen bombarderen het doeloppervlak, waardoor momentum wordt overgedragen aan sputterdoelatomen, die zich op het substraat afzetten.Samengestelde films kunnen worden verkregen door middel van "reactief sputteren" (het introduceren van O2, N2), met behulp van bulk- of plaatlegeringen/verbindingsdoelen.

II. Belangrijkste prestatievergelijking (voor optische coatings)

III. Toepassingsscenarios

E-beam verdamping

•Productie van kleine tot middelgrote batches: laboratoriumonderzoek en ontwikkeling, op maat gemaakte optische componenten (lensanti-reflectiecoatings, smalbandfilters).

•Pure films met een hoog smeltpunt: TiO2/ZrO2-films met een hoge brekingsindex, SiO2-films met een lage brekingsindex.

•Voor een dikke film: IR-reflecterende films (> 1 μm), metalen reflecterende lagen (Al, Ag-films).

•Temperatuurgevoelige substraten: glas, hoogtemperatuurbestendige keramiek.

Magnetronsputtelen

•Massaproductie in de industrie: displaypanelen (ITO-transparante geleidende folies), AR-coatings voor mobiele telefoonglazen.

•Grote oppervlaktecoating: PV-glas, architectuurglas (>1m2).

•Hoge duurzaamheidsvereisten: optische onderdelen voor de automobielindustrie, buitenoptische instrumenten ( slijtvastheid/corrosiebestendigheid).

•Composite/meerlaagse films: gradiënt-brekingsindexfilms, meerlaagse filters (precise interface control).

•Laagtemperatuurafzetting: kunststofsubstraten (PC, PMMA), flexibele optische materialen.

IV. Voordelen en nadelen samenvatting

E-beam verdamping

Voordelen:

•Hoog afzettingsefficiëntie, korte productiecyclus;

•Stabiele optische prestaties van zuivere films, uitstekende doorlaatbaarheid;

•Een lage investering in apparatuur, gemakkelijke bediening.

De nadelen:

•Slechte filmdichtheid, onvoldoende langdurige stabiliteit;

•Moeilijke controle van de uniformiteit op grote oppervlakken;

•Beperkte filmsoorten (vluchtige laagsmeltbare materialen).

Magnetronsputtelen

Voordelen:

•Sterke hechting, dichte/ slijtagebestendige folies, goede milieustabiliteit;

•Een superieure uniformiteit op grote oppervlaktes, geschikt voor massaproductie;

•Grote materiaalcompatibiliteit, complexe filmvervaardiging;

•De laagtemperatuur afzetting beschermt de substraten.

De nadelen:

•Langzame afzetting, lage dikke film efficiëntie;

•Hoge apparatuurkosten, complex onderhoud (snel streefverbruik);

•Precieze controle van de gasverhouding vereist voor reactief sputteren, hoge moeilijkheid bij het afstemmen van het proces