光学薄膜产生吸收损耗的主要因素

　　氧化物光学薄膜材料的应用波段从紫外到中红外，其吸收机制主要考虑电子跃迁吸收、吸收边缘、杂质和缺陷吸收、晶体振动吸收。

　　薄膜的吸收包括源材料杂质吸收、材料本征吸收和镀膜过程引入的吸收。由于目前镀膜源材料都有很高的纯度，源材料杂质的吸收相对很小，可以忽略。

　　又因为光学薄膜应用的波段一般是远离材料的电子跃迁或晶格振动区，本征吸收相对于镀膜工艺产生的吸收损耗一般来说要小得多，因此不作重点研究，光学薄膜产生吸收损耗的主要机制有以下几个因素！

　　1，薄膜材料成份非化学计量比。真空物理气相沉积光学薄膜一般采用热蒸发、溅射等方式将镀膜材料转变为气相后在光学基片上沉积形成薄膜。薄膜气相沉积易于形成非化学计量比的化合物膜层。各种镀膜方式都可能使待镀膜的化合物材料分解导致形成非化学计量比的化合物膜层。例如，蒸发或溅射TiO薄膜，薄膜很容易失氧而在基片上生成TOx，并不是希望得到的TO2薄膜，这种薄膜在使用的波段可能产生很大的吸收损耗，因此人们一般在薄膜沉积过程中在真空中充入氧气来氧化TOx薄膜得到TO2薄膜。

　　2，薄膜中吸附的其它材料。在真空中镀制的薄膜大多是柱状结构，一般来说，薄膜的密度小，表面积大。因此薄膜放置在大气环境下，可能会吸附大气中的水汽和其它气体成分，这些水汽和其它气体成分可能增加薄膜的吸收损耗。

　　3，薄膜中的吸收缺陷。薄膜从气相到固相的生长是一个非平衡过程，从结构方面看必然会保留大量的缺陷。而且缺陷比块体材料中多得多，往往含有更多的孔洞，纤维组织，层错，位错等，这些缺陷对薄膜性能有重要影响。薄膜中的缺陷可分为宏观缺陷和微观缺陷，宏观缺陷指孔洞，结瘤等尺寸大于微米量级的缺陷，一般在光学显微镜下能够观测到。微观缺陷指薄膜的原子或分子量级的缺陷，一般不容易直接观测到，需要通过其它方式间接表征，对薄膜吸收影响的主要是微观缺陷。薄膜中的不同结构的微观缺陷对不同波段的光会产生吸收，因此需要分别研究和分析。

　　4，表面和界面效应。作为材料二维形态的薄膜，表面和界面所占比例很大，表面和界面原子弛豫，重排，断键造成的薄膜的吸收损耗不容忽视。以上是薄膜产生吸收损耗的几个主要因素，对于不同的薄膜材料和不同的镀膜工艺参数，影响吸收损耗的主要因素不一样，需要具体分析薄膜产生吸收损耗的机制。

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