ALD在光學鍍膜方面的應用

       在技術、經濟高度發達的現代社會里，光學鍍膜擁有廣闊的應用空間，其領域涉及精密光學儀器、光纖通訊、3C產品屏幕及鏡頭、智能數字相機等。一般來說，光學鍍膜是指在光學玻璃、光纖、陶瓷等各類襯底材料的表面上沉積一層或多層薄膜；這類光學薄膜借助光的干涉效應來改變透射光或反射光的強度、偏振狀態和相位變化，從而實現器件光學性能的最大優化。傳統的光學鍍膜工藝眾多，如物理氣相沉積法、離子束輔助沉積法、溶膠-凝膠法等。然而，隨著光電系統微縮化、襯底材料多元化以及各類行業應用的創新迭代，以物理氣相沉積(PVD)為代表的傳統薄膜制備方法在膜層厚度控制、致密性、保形性等方面逐漸顯現其不足，而原子層沉積技術（ALD）無論對于納米結構的微觀層面或任意形態光學器件的宏觀層面，均可以原子級精度調整光學材料的特性，成為當下光學鍍膜的熱門解決方案(圖1)。

        ALD薄膜以飽和吸附的layer-by-layer生長模式，可在結構復雜的幾何表面，如大曲面及高縱深比深孔結構，大面積形成高均勻性薄膜，且膜層相較于PVD膜更為致密，在界面處的結合力更強(圖2-3)，更適用于未來工業界先進精密光學器件的制造。

       ALD可于原子級尺度控制膜層厚度，配合商用光學建模軟件生成的光學膜系結構，沉積高質量光學膜層，從而可最大化優化器件光學性能，如ALD增透膜在可見光波段實現< ~0.5%反射(圖4)。此外，在結構復雜的3D玻璃表面沉積ALD光學薄膜，可在曲面不同方向上均獲得極佳的光學減反性能(圖5)，這是傳統技術難以實現的，且上述特質可在量產線上穩定實現，適于任意形狀的光學器件、球型透鏡、光柵等應用的批量鍍膜。
 

圖1: ALD技術應用于曲面鏡及數碼相機鏡頭


圖2：ALD與PVD均勻性及保形性對比


圖3：ALD光學鍍膜樣品橫截面電鏡圖


圖4：未處理與ALD-AR膜玻璃片反射波譜圖