非平衡闭合磁场反应磁控溅射镀膜机制备光学薄膜

AML 公司(Applied Multilayers LLC) 是美国专业设计，研发和制造真空镀膜设备的主要厂家之一。AML 公司开发出了领先的高性能光学薄膜沉积技术——闭磁场反应磁控溅射技术Closed Field Magnetron (CFM) reactive sputtering。 该技术克服了现有磁控溅射技术的膜层应力大，沉积速率低等缺点。高离子束密度和低内应力，可在高沉积速率条件下，制备性能极佳的精密光学薄膜。在未来5-10年，该技术在光学薄膜（SiO2、TiO2、ZrO2、HfO2、Ta2O5、Nb2O5、ZnO2、Al2O3、Si3N4、GexC(1-x) & ITO）制备技术中很可能占有主导地位，具有广阔的应用前景。

Closed Field Magnetron （CFM）技术1991年由英国学者Teer首先提出，其基本原理为(见下图)：由极性相反的多组磁铁构成相邻的磁控管，这种构造使磁力线可以从一个磁控管延伸到另外一个磁控管，形成闭合的磁阱。这样可以有效阻止电子逃逸，形成增强等离子体，从而提供溅射效率和离化率。该技术首先应用于超硬涂层的制备，主要目的是在磁控溅射离子镀中增加离子束密度。该技术主要利用非平衡磁控技术，将基片包裹在闭合磁力线所构成的磁场区域内，将磁控溅射的优点（源为大面积源，成膜速率高，有利于薄膜厚度均匀性）和离子镀的过程的优点（能改变膜基界面之间的结合力，提供膜基附着力，膜层组织致密等）结合在一起，形成全新的镀膜技术。

AML 公司D.R.Gibson 博士发展了该技术，把该技术应用在光学，光伏等领域。AML 闭磁场反应磁控溅射镀膜机：专门用于沉积单层和多层精密光学薄膜。相对于传统的直流磁控溅射技术，闭磁场反应磁控溅射具有的优势：

1）不在需要用于的激活的单独离子源或等离子体源；

2）也不需要将真空室通过真空泵或障板分离成沉积区和反应区；

3）基底周围能充分氧化，不在需要后期退火处理，减少对氧气分压的依赖；

4）该技术可以在室温下沉积，

闭磁场非平衡磁控溅射技术，创建了可延伸电子平均自由程的磁场结构，产生高离子束密度（>1ma.cm-2），典型的离子能量在20-30 eV。 高离子束密度结合低离子能量的环境，优化了光学薄膜的生产环境。使生长的薄膜非常致密，光谱性能稳定，表面光学并具有极好的光学品质。

闭磁场反应磁控溅射技术具有很多应用领域：

1）multilayer precision optics/多层精密光学

2）AR coatings and mirrors for spectacle lenses/ 透镜，眼镜片 AR 涂层

3）Lighting filters 、UV/IR blocker filter/ 滤光片

4）Durable AR for infra-red optics/红外光学

5）Thin film photovoltaics/ 薄膜光伏

6）Displays &electrochromics/ 显示 & 电致变色显示

7）Hard coating / 硬质涂层等