光学镀膜主体光学元件
折射率掌控光学
材料折射率n等于真空光速除以材料中的光速。折射率和波长相关，咱们经常按照d3谱线(588 nm)规定折射率，运用nd暗示，下表列出了几种平常介质的nd折射率；针对不透588 nm的红外材料，例如表格中的硅和锗，按照常用波长定义折射率。
材料
数值
备注
真空
1
定义标准
空气
~1
水
1.33
熔融石英
1.46
平常UVFS
硼硅酸盐冕牌玻璃
1.51
平常N-BK7
硅 (λ = 10 μm)
3.4
红外应用
锗 (λ = 13 μm)
4.0
红外应用
由于速度变化，光在区别折射率的材料界面上会出现弯折。假设从低折射进入高折射材料，光线将朝法线弯折，就像仪仗队从人行道进入泥地时的情形，部分队员从硬地进入泥地因阻力增多而减速，引起方向变化；亦像胖子和飞鱼牵手跑进大海。不管怎样形象类比，折射最后都要用斯涅尔定律表征。
折射和透镜由于折射才有透镜，透镜会聚或发散的程度运用屈光度暗示。球面透镜供给旋转对叫作的屈光，而柱面透镜只能一维屈光。
透镜的打磨和抛光真正出此刻13世纪后期，发展迄今作为咱们所说的传统制造技术，适合生产均匀球面的大型工具。熟悉操作员运用传统技术仍能制作比当今非常多先进设备还好的平面和球面。另一方面，现代CNC设备的优良之一是生产非球面和自由曲面。一个非球面能做的事需要多个球面元件才可做到，适合在狭窄空间运用或有效收集发散光。
因为折射率和波长关联，因此呢区别波长拥有区别折射角，利用这个性质能够将白光分出区别波长，这就叫做色散。色散有利有坏处。以等边棱镜为例，利用高色散材料和几何形状能够掰开区别的波长。有时色散是有害的，例如透镜聚焦时就要处理色散问题。为此可采用多元件透镜，例如冕牌玻璃和火石玻璃协同，经过互补的高低折射率和高低色散构造消色差胶合透镜。除了色差，复合透镜还能大大降低球差和彗差，况且比非球面透镜受对准的影响更小。
倘若从高折射率入射到低折射率，光线将偏离法线弯折，这般就会显现一个临界角。入射角大于临界角时，光再也不折射而是所有反射，故叫作全内反射(TIR)。TIR是各样棱镜应用的基本，几种平常类型依次为等边色散棱镜、斜面TIR直角棱镜、直角面TIR直角棱镜、角锥棱镜、屋脊棱镜和佩林布洛卡棱镜。
菲涅尔反射定律描述s和p两种正交偏振光在界面上的反射率，其中s暗示垂直偏振，p暗示水平偏振。
按照这些公式，咱们能够画出菲涅尔反射率随入射角变化的曲线，下面分别是N-BK7和锗的菲涅尔反射曲线。红线暗示s偏振光反射率，蓝线暗示p偏振光反射率，绿线暗示平均反射率。
针对低折射率材料N-BK7，正入射时的单面反射率略高于4%，当入射角变大时，s和p光的反射率的差异亦逐步变大，到45度时尤其显著。针对高折射率材料锗，正入射时的反射率将近40%，况且s和p光的反射率相差更大。因此红外材料经常需要镀增透膜。
从图中还能够看到，在必定入射角下，两种材料的p光反射率(蓝线)都可降为零，这个角就叫布儒斯特角；有些激光器运用布儒斯特窗片加强输出偏振消光比。
偏振光学元件虽然经过反射能够掌控偏振，然则标准偏振片经常利用二向色性确立偏振，例如薄膜、纳米粒子和线栅等类型。另一，晶体双折射亦可用于操作偏振。
方解石可制作各样高消光比偏振棱镜。以格兰激光或格兰泰勒棱镜为例：因为折射率区别，o光出现全内反射被控制，而e光直接透射。为了加强消光比，可用三个棱镜构造双格兰泰勒配置实现两次全内反射。格兰汤普森配置拥有类似的功能，然则运用胶粘构造无气隙。其它晶体偏振器还有光束位移器、沃拉斯顿和Rochon偏振器。
格兰泰勒偏振器工作动态图
晶体偏振分束器
o光方向
e光方向
平行
平行
Rochon偏振器
平行
偏转
沃拉斯顿偏振器
偏转
偏转
另一，波片(相位延迟器)亦属于偏振光学元件，平常于四分之一波片和半波片。前者用于转换线偏振和圆偏振，后者用于改变线偏振方向。波片材料包含石英、氟化镁或蓝宝石等晶体以及聚合物。
1/4波片
转换线偏振和圆偏振1/2波片改变线偏振方向
材料类型在讨论折射率时咱们看到，折射率越低菲涅耳反射越小。倘若不镀增透膜，低折射率材料可能更适用。针对高折射率材料，透镜能以更短距离聚焦，色散棱镜更好分光，而多元件透镜经过高低折射材料组合校正像差。材料的偏振效应亦是需要思虑的问题。
下图给出了各样材料的透射波长范围。都数光学系统需要尽可能高的透过率，但亦有需要衰减的状况，此时可用彩色玻璃或中性密度滤光片。选取材料时还要思虑理学性质，例如耐用性，还有环境影响和热学性质。
干涉是非常多光学元件运用的基本，这儿重点讲镀膜。在表面镀一层薄膜可观察到两次反射。对于四分之一波光学厚度，两反射光波拥有半波偏移，引起相消干扰并降低反射。简洁的四分之一波规则是设计光学薄膜的有力工具，让咱们理解反射率随光学厚度的振荡，从而制备简单的增透膜。经过稍微繁杂的设计还能制备特殊增透膜，例如在单波长实现接近零反射率的V形膜，经过多层膜设计还能够把V形曲线拉平，实现波长范围更宽的薄膜。
光学薄膜的定义
光学薄膜的定义是∶触及光在传播路径过程中,附着在光学器件表面的厚度薄而均匀的介质膜层,经过分层介质膜层时的反射、透(折)射和偏振等特性,以达到咱们想要的在某一或是多个波段范围内的光的所有透过或光的所有反射或偏振分离等各特殊形态的光.
光学薄膜系指在光学元件或独立基板上,制镀上或涂布一层或多层介电质膜或金属膜或这两类膜的组合,以改变光波之传递特性,包含光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变.故经由适当设计能够调变区别波段元件表面之穿透率及反射率,也能够使区别偏振平面的光拥有区别的特性.
通常来讲,光学薄膜的生产方式重点分为干法和湿法的生产工艺.所说的干式便是无液体出此刻全部加工过程中,例如真空蒸镀是在一真空环境中,以电能加热固体原物料,经升华成气体后附着在一个固体基材的表面上,完成涂布加工.平常生活中所看到装饰用的金色、银色或具金属质感的包装膜,便是以干式涂布方式制造的制品.然则在实质量产的思虑下,干式涂布运用的范围少于湿式涂布.湿式涂布通常的做法是把拥有各样功能的成份混合成液态涂料,以区别的加工方式涂布在基材上,而后使液态涂料干燥固化做成制品.
什么是镀膜？
镀膜是半导体及光学工业中最为重要的工艺之一。这儿会总体归纳各类镀膜/薄膜工艺，从原理上认识这些工艺的异同。
简介
镀膜指在基材上形成从数纳米到数微米的材料层，材料能够是金属材料、半导体材料、以及氧化物氟化物等化合物材料。镀膜的工艺能够最简略的分为化学工艺及理学工艺：
化学办法
一般是液态或气态的前体材料经过在固体表面的化学反应，沉积一层固体材料层。以下平常的镀膜工艺都是属于化学工艺：
◆ 电镀(Electroplating)：利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解功效使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺
◆ 化学溶液沉积Chemical solution deposition (CSD)：是利用一种合适的还原剂使镀液中的金属离子还原并沉积在基体表面上的化学还原过程。与电化学沉积区别，化学沉积不需要整流电源和阳极。Sol-Gel技术便是一种化学溶液沉积办法。
◆ 旋转涂覆法Spin-coating：即在高速旋转的基片上，滴注各类胶液，利用离心力使滴在基片上的胶液均匀地涂覆在基片上，厚度视区别胶液和基片间的粘滞系数而区别，亦和旋转速度即时间相关。一般亦需要涂胶后的热处理来使胶状涂膜晶体化。针对高分子聚合物Polymer的薄膜涂覆比较有效，广泛应用于半导体的光感掩膜涂覆。
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◆ 化学气相沉积 Chemical vapor deposition(CVD)：把一种或几种含有形成薄膜元素的化合物、单质气体通入安置有基材的反应室，借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的工艺技术。
◆ 等离子加强化学气相沉积 Plasma enhanced Chemical vapor deposition (PECVD)：是借助微波或射频等使含有薄膜构成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易出现反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。由于利用了等离子的活性来促进化学反应，PECVD能够在较低的温度下实现。
理学办法
运用机械的、机电的、热力的办法来产生形成固态薄膜。一般是理学气相沉积的办法Physical vapor deposition(PVD)。以下是平常的理学镀膜工艺：
◆ 热蒸发镀膜(Thermal evaporation)：将薄膜物质加热蒸发，在比蒸发温度低的基本表面上凝结成固体形成薄膜的办法。
→电子束蒸发镀膜(Electron beam evaporation); 经过电子束轰击镀膜材料加热并使材料蒸发，并沉积在基板上。优点是加热集中，并能达到很高的温度来处理高熔点的材料。
→离子束辅助沉积 (Ion assisted deposition IAD); 类似于E-beam evaporation工艺，改善的地区是用离子束来导向及加速气化的镀膜材料，并且离子束在材料沉积的过程中帮忙沉积以及使沉积膜紧密化，就像小小的锤子同样。
→电阻加热蒸发镀膜(Resistive heating evaporation)；经过高电流电阻加热使镀膜材料气化，不适用于高过1600度熔点的材料
→分子束外延Molecular beam epitaxy (MBE)
◆ 溅射镀膜(Sputtering)：高能量的原子、分子与固体在碰撞后，原子会被赶出固体表面。这种现象叫作为溅射( Sputter )或是溅镀( Sputtering )，被碰撞的固体叫作为靶材( Target )。经过高能量的原子、分子会反复碰撞，靶材会被加热，为了防止溶解，会从背面进行水冷。
→传统溅射，经过高电压使靶材周边的氩气离子化，并经过高电位差得到加速，并轰击靶材表面，轰出表面的靶材原子积聚在基板上，形成薄膜。
→射频溅射RF sputtering，射频溅射是利用射频放电等离子体中的正离子或电子轰击靶材、溅射出靶材原子从而沉积在接地的基板表面的技术。相比传统溅射的优点是不会产生正电荷积聚，降低电位差，从而终止溅射。
→离子束溅射 Ion beam sputtering (IBS)，来自于独立离子枪的高能量离子束轰击靶材表面，溅镀好的材料沉积在基板上。其间形成着的镀膜化学计量和靶材一模同样。
◆ 脉冲激光沉积(Pulsed laser deposition PLD)：是一种利用聚焦后高功率脉冲激光对真空中靶材进行轰击，因为激光能量极高，使靶材气化形成等离子体Plasma plume，而后气化的物质沉淀在衬底上形成薄膜。
光学镀膜基本原理是什么？
光学薄膜是多光束干涉应用的一个实例。
用理学或化学的办法涂敷单层或多层透明介质薄膜，可利用薄膜上、下表面干涉相长或相消，使得反射光加强或减弱，来达到增透或增反的功效。
1、单层镀膜
设在折射率为 的基片上只镀一层折射率为 、厚度为 的介质薄膜。将上下表面用一个等效分界面来暗示，这个等效分界面的反射率 ，亦便是薄膜的反射率。有：
其中 是产生的相位差。
倘若光是正入射，能够简化菲涅尔公式得到反射系数，有：
由此得到的单层膜反射率
“未镀膜”
①当n1=n2 或 n1=n0 ，由反射率公式知，
等效于未镀膜。
②这儿还要思虑到膜层厚度，由光程差公式，当
仍然等效于无镀膜，光好似是直接打在基片上同样。
增反
当 n1＞n2 ， R＞R0 ，会产生增反的效果。
在“未镀膜”里思虑到的膜层厚度问题，这儿亦要进行思虑。若
，
一样地，有，代入R的计算公式能够得到最大的反射率，为：
增透
当 n1＜n2 ， R＜R0 ，会产生增透的效果。
仍然要思虑膜层厚度，与增反时讨论的类似，若
一样地，有，代入R的计算公式能够得到最小的反射率，
不难重视到：
①该式与增反时得到的最大反射率式相同，由于推导的前提是同样的。然则有 n1 的值区别，因此对应着最大和最小。
②当，实现完全增透。
若 n0=1，n2=1.5 ，经过计算知要达到完全增透
得到,
这么低的折射率材料日前还无找到。若采用常用的增反 MgF2 材料，折射率为1.38，可得到
总而言之，当薄膜膜层 nh 满足λ0/4的奇数倍，薄膜能够达到最大反射率和最小反射率。至于是增反还是增透，看所镀膜层的折射率 n1与基片折射率 n2 关系。
倘若不是正入射状况，或光束中包括了其他的波长，则不可采用正入射状况下简化得到的反射率公式。由于这是在给定波长 λ0 的状况下推导的，只能用简化前的公式计算。
2、多层膜
单层膜通常用于增反、增透和分束。功能有限，倘若要满足更高的需要，需要采用镀多层膜。
常用多层膜由膜层厚度满足 nh =λ0/4的高折射率和低折射率膜层交替镀制，这里膜层厚度的基本上，提出等效折射率的概念：
，那样在镀了一层膜之后，由等效折射率概念，又能够回归到单层膜的处理思路，实现了简化。新的镀膜则是在基片折射率为的基本上镀制的。
镀膜应用及常用光学薄膜
高反膜
高反射膜在现代应用很广。激光器谐振腔的高反镜便是在玻璃基片上镀多层膜形成的多膜系。利用增透和增反的原理制成的高反射率多层光学薄膜在激光器、激光陀螺和DWDM等都有着广泛应用。
干涉滤光片
利用多光束干涉原理制成的一种从白光中过滤近单色光的多层膜系。类似于间隔很小的F-P标准具。
PS：标准具：间隔固定不变的F-P干涉仪。
彩色分光膜
在彩电和彩色印刷中，需要将光分成红、绿、蓝三原色。采用多层介质膜能够制成可见光区域有选取反射性能的滤光器。
红外滤光片
分为两种状况，膜层反射可见光透过红外光；膜层反射红外光透过可见光。
前者用于避免发热的照明场合，后者能够用于放映机中守护胶片。
光学镀膜的归类以及他的特性
光学薄膜是各样先进光电技术中不可缺少的一部分，它不仅能改善系统性能，而且是满足设计目的的必要手段，光学镀膜大致分为金属镀膜和电介质膜(透明膜)2种。任何一种都能够用于光学实验的反射镜，然则反射机理是完全区别的，在运用办法或特性上亦存在非常多区别点。
金属膜在抛光的玻璃基板上蒸镀铝(Al)或金(Au)等金属时，会作为反射率较高的反射镜。另外，银(Ag)铂(Pt)，或铬(Cr)等金属有时亦能够用于反射镜。金属膜能够在非常宽的波长谱区进行反射，且拥有反射率随入射方向变化小的特征。因为无反射的光线被金属薄膜吸收，金属薄膜的厚度稍微变厚时，光线将不可透过薄膜到达玻璃基板。
镀铝膜
铝膜在紫外到红外谱区都拥有高反射率，但非常容易氧化，尤其是在紫外谱区拥有不稳定的特性。况且，容易受损害，即使弄脏亦不可擦拭表面。 因此呢，在铝膜上附加守护膜，能够守护金属膜并防止氧化或损害。 守护膜在特定的波长谱区有保持反射率的效果，但在其它波长谱区，有时反射率会降低。 与此相反，亦有仅在特定的波长谱区增多反射率的特殊守护膜。
镀金膜
在可见光谱区拥有黄色的波长特性(蓝色有吸收)，然则在红外谱区的非常宽广的范围内拥有较高的反射率。 因为仅有金膜时不可很好地附着在玻璃表面，很容易剥落，因此通常首要蒸镀铬的底膜。 金膜柔软很容易受损害。在特定的波长谱区运用时，能够蒸镀金膜的守护膜。在全部红外谱区运用时，经常运用不镀有守护膜的金膜。 请绝对不要用纸或布擦拭金膜。一旦受损害将不可恢复。
镀铬膜
铬膜或其合金(铬镍铁合金)能够做为部分反射镜的光学镀膜运用。 铬膜的反射率比铝膜和金膜低，因为吸收较多而不被用于反射镜，但在宽波长谱区因为反射率和吸收率的变化较小，能够用于反射型的中性滤光片或分光镜
电介质膜
电介质材料无色透明，无像金属那样大的反射或吸收。倘若选取适当的材质和膜厚，在玻璃基板，薄膜和空气的分界面会产生干涉效果，能够得到特定的透过率?反射率的波长特性。
单层反射膜
光线射入玻璃基板时，会产生4%上下的反射而导致透过率的损失。然则，经过在玻璃基板上蒸镀比玻璃的折射率更低的电介质膜，能够改变玻璃基板的反射率。
调节电介质膜的厚度使其光程(折射率n×膜厚d)为λ/4时，能够相互抵消玻璃基板和电介质膜，电介质膜和空气的分界面的反射，将反射率降到最低。
然则，因为折射率受到薄膜材料的限制，因此反射率不可完全为零。况且，因为受玻璃基板折射率的限制，因此并不是所有玻璃基板都能得到防反射效果。
单层防反射膜(SLAR)反射率的波长特性
单层电介质防反射膜的结构示意图
多层防反射膜
因为单层膜材料的选取范围很小，况且玻璃基板会残留有些反射。因此呢，经过重叠蒸镀几层薄膜，即使运用很少的薄膜材料亦能够得到最佳的防反射效果。
另外，能够改变薄膜的形成，制造出降低特定波长的反射率的窄带防反射膜(NMAR)，或制造出在宽波长谱区降低反射率的宽带防反射膜(MLAR)。
窄带防反射膜(NMAR)反射率的波长特性
宽带防反射膜(BMAR)反射率的波长特性
多层电介质防反射膜的结构示意图
多层反射膜
在玻璃基板上交替重复地蒸镀折射率较高的电介质膜和折射率较低的电介质膜时，能够得到反射率非常高的反射膜。
高折射率和低折射率的分界面会产生很少的反射。
因为每层的电介质膜的厚度都调节为λ/4的光程(折射率n×膜厚d)，在各层上反射的光线的相位相同，反射将相互合成加强。相反，经太多重反射向透过方向前进的光线则相互抵消变为零。
倘若电介质膜的层数足够多，入射光线会逐步减弱，变得几乎不可透过。
衰减的光线将所有转为反射光。因为电解质膜无吸收，入射的光线将无损失，作为100%的反射光。
多层电介质膜(DML)的反射率的波长特性
真空镀膜技术
真空镀膜技术是气相理学沉积的办法之一，亦叫真空电镀。是在真空要求下，用蒸发器加热镀膜材料使之升华，蒸发粒子流直接射向基体，在基体表面沉积形成固体薄膜。
真空镀膜的应用广泛，如真空镀铝，在塑料等基体上进行真空镀，再经过区别颜色的染色处理，能够应用于家具、工艺品、灯饰、钟表、玩具、汽车灯具、反光镜及柔软包装材料等制品制造中，装饰效果非常出色。
真空镀膜制品其膜面不仅亮度高，质感细腻逼真，同期制作成本较低，有利于环境守护，较少受到基材材质限制的优点，被越来越多的应用在打扮品外壳的表面处理。
真空镀膜技术基本原理
真空镀膜过程简单来讲便是电子在电场的功效下加速飞向基片的过程中与氩原子出现碰撞，电离出海量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的功效下加速轰击靶材，溅射出海量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子)沉积在基片上成膜。
但在实质辉光放电直流溅射系统中，自持放电很难在小于1.3Pa的要求下维持，这是由于在这种要求下无足够的离化碰撞。因此呢在小于1.3～2.7Pa压强下运行的溅射系统加强离化碰撞就显出尤为重要。提高离化碰撞的办法要么靠额外的电子源来供给，而不是靠阴极发射出来的二次电子;要么便是利用高频放电安装或施加磁场的方式加强已有电子的离化效率。
事实上，真空镀膜中二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被捆绑在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的功效下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长，在运动过程中持续的与氩原子出现碰撞电离出海量的氩离子轰击靶材，经太多次碰撞后电子的能量逐步降低，摆脱磁力线的捆绑，远离靶材，Z终沉积在基片上。
真空镀膜便是以磁场捆绑而延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，加强工作气体的电离率和有效利用电子的能量。电子的归宿不仅是基片，真空室内壁及靶源阳极亦是电子归宿，由于通常基片与真空室及阳极在同一电势。磁场与电场的交互功效(EXB drift)使单个电子轨迹呈三维螺旋状，而不是仅仅在靶面圆周运动。
真空镀膜技术的特点
镀覆材料广泛：可做为真空镀蒸发材料有几十种，包含金属、合金和非金属。真空镀膜加工还能够像多层电镀同样，加工出多层结构的复合膜，满足对涂层各样区别性能的需要。
真空镀膜技术能够实现不可经过电沉积办法形成镀层的涂覆：如铝、钛、锆等镀层，乃至陶瓷和金刚石涂层，这是非常难能可贵的。
真空镀膜性能优良：真空镀膜厚度远少于电镀层，但涂层的耐摩擦和耐腐蚀性能良好，孔隙率低，况且无氢脆现象，相对电镀加工而言能够节约海量金属材料。
环境效益优异：真空镀膜加工设备简单、占地面积小、生产环境优雅洁净，无污水排放，不会对环境和操作者导致害处。在注重环境守护和大力推行清洁生产的形势下，真空镀膜技术在许多方面能够取代电镀加工。
真空镀膜技术种类
1.真空蒸镀法
真空蒸镀是将装有基片的真空室抽成真空，而后加热被蒸发的镀料，使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流，入射到基片表面，凝结形成固体薄膜的技术。
（弥补：真空蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华，使之在工件或基材表面析出的过程。（真空蒸镀中的金属镀层一般为铝膜，但其他金属如铬亦可经过蒸发沉淀；厚度在30um上下。）
是在真空室中加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料使其原子或分子从表面气化逸出，形成蒸气流入射到固体（叫作为衬底或基片）表面凝结形成固态薄膜。
按照蒸发源的区别能够将真空蒸镀分为电阻加热蒸发源、电子束蒸发源、高频感应蒸发源及激光束蒸发源蒸镀法。
（1）电阻蒸发源是用低电压大电流加热灯丝和蒸发舟，利用电流的焦耳热是镀料熔化、蒸发或升华。这种方式结构简单，造价优惠，运用相当广泛。采用真空蒸镀法在纯棉织物表面制备负载TiO2织物，紫外线透过率都比未负载的纯棉织物的低，拥有好的抗紫外线性能，制备TiO2薄膜时，膜层较均匀，当在玻璃表面蒸镀一层铬钛、镍钛合金等装饰薄膜，装饰效果，光学、耐磨、耐蚀性能良好。
（2）电子束蒸发源利用灯丝发射的热电子，经加速阳极加速，得到动能轰击处在阳极的蒸发材料，是蒸发材料加热气化，实现蒸发镀膜。这种技术相针对蒸发镀膜，能够制作高熔点和高纯的薄膜，是高真空镀钛膜技术中是一种新颖的蒸镀材料的热源。
（3）高频感应蒸发源是利用蒸发材料在高频电磁场的感应下产生强大的涡流损失和磁滞损失，从而将镀料金属蒸发的蒸镀技术。这种技术比电子束蒸发源蒸发速率更大，且蒸发源的温度均匀稳定。
（4）激光束蒸发源蒸镀技术是一种比较理想的薄膜制备办法，利用激光器发出高能量的激光束，经聚焦照射到镀料上，使之受热气化。激光器可置于真空室外，避免了蒸发器对镀材的污染，使膜层更纯洁。同期聚焦后的激光束功率很高，可使镀料达到极高的温度，从而蒸发任何高熔点的材料，乃至能够使某些合金和化合物瞬时蒸发，从而得到成份均匀的薄膜。
重点工艺流程：
真空蒸镀有三层：底漆层（6~12um）+镀膜层（1~2um）+面漆层（10um）
溅射镀膜
溅射镀膜指的是在真空室中，利用荷能粒子轰击靶表面，使靶材的原子或分子从表面发射出来，从而在基片上沉积的技术。在溅射镀钛的实验中，电子、离子或中性粒子均可做为轰击靶的荷能粒子，而因为离子在电场下易于加速并得到很强动能，因此通常是用Ar+做为轰击粒子。
与传统的蒸发镀膜相比，溅射镀膜能够在低温、低损害的要求下实现高速沉积、附着力较强、制取高熔点物质的薄膜，在大面积连续基板上能够制取均匀的膜层。溅射镀膜被叫作为能够在任何基板上沉积任何材料的薄膜技术，因此呢应用非常广泛。
溅射镀膜有非常多种方式。按电极结构、电极相对位置以及溅射的过程，能够分为二极溅射、三极或四极溅射、磁控溅射、对向靶溅射、和ECR溅射。除此之外还按照制作各样薄膜的需求改进的溅射镀膜技术。比较常用的有：
（1）在Ar中混入反应气体如O2、N2、CH4、C2H2等，则可制得钛的氧化物、氮化物、碳化物等化合物薄膜的反应溅射。
（2）在成膜的基板上施加直到500V的负电压，使离子轰击膜层的同期成膜，由此改善膜层致密性的偏压溅射。
（3）在射频电压下，利用电子和离子运动特征的区别，在靶表面感应出负的直流脉冲，从而产生溅射的射频溅射。这种技术Z早由1965年IBM机构研制，对绝缘体亦能够溅射镀膜。
（4）为了在更高的真空范围内加强溅射沉积速率，不是利用导入是氩气，而是经过部分被溅射的原子(如Cu)自己变成离子，对靶产生溅射实现镀膜的自溅射镀膜技术。
（5）在高真空下，利用离子源发出的离子束对靶溅射，实现薄膜沉积的离子束溅射。
其中由二极溅射发展而来的磁控溅射技术，处理了二极溅射镀膜速度比蒸镀慢得多、等离子体的离化率低和基片的热效应等显著问题。磁控溅射是此刻用于钛膜材料的制备Z为广泛的一种真空等离子体技术，实现了在低温、低损害的要求下高速沉积。自2001年败兴，广大的科技科研者致力于这方面的科研，成果明显。
在钢材、镍、铀、金刚石表面镀钛金属薄膜，大大加强了钢材、铀、金刚石等材料的耐腐蚀性能，使得使用行业更加广泛;而镁做为硬组织移植材料，在近年来投入临床运用，当在镁表面镀制一层钛金属薄膜，不仅加强了材料的耐蚀性，况且钛生物体相容性好，比重小、毒性低、更易为人体所接受;在云母、硅片、玻璃等材料上镀上钛金属薄膜，科研其对电磁波的反射、吸收、透射功效，针对有效太阳能吸收、电磁辐射、噪音屏蔽吸收和净化等行业拥有重要道理。
除此之外，磁控溅射做为一种非热式镀膜技术，重点应用在化学气相沉积(CVD)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长困难及不适用的钛薄膜沉积，能够得到大面积非常均匀的薄膜。包含欧姆接触Ti金属电极薄膜及可用于栅绝缘层或扩散势垒层的TiN、TiO2等介质薄膜沉积。
在现代机械加工工业中，溅镀包含Ti金属、TiAl6V4合金、TiN、TiAlN、TiC、TiCN、TiAlOX、TiB2、等超硬材料，能有效的加强表面硬度、复合韧性、耐磨损性和抗高温化学稳定性能，从而大幅度地加强涂层制品的运用寿命，应用越来越广泛。
离子镀
离子镀Z早是由于D.M.Mattox在1963年提出的。在真空要求下，利用气体放电使气体或蒸发物质离化，在气体离子或蒸发物质离子轰击功效的同期，把蒸发物质或其反应物蒸镀在基片上。
离子镀是将辉光放电、等离子技术与真空蒸发镀膜技术相结合的一门新型镀膜技术。它兼具真空蒸镀和溅射镀膜的优点，因为荷能粒子对基体表面的轰击，能够使膜层附着力强，绕射性好，沉积速率高，对环境无污染等好处。
离子镀的种类多种多样，按照镀料的气化方式(电阻加热、电子束加热、等离子电子束加热、多弧加热、高频感应加热等)、气化分子或原子的离化和激发方式(辉光放电型、电子束型、热电子型、等离子电子束型等)，以及区别的蒸发源与区别的电离方式、激发方式能够有非常多种区别的组合方式。
总体来讲比较常用的有：直流放电二极型、多阴极型、活性反应蒸镀(ARE)、空心阴极放电离子镀(HCD)、射频放电离子镀(RFIP)、加强的ARE型、低压等离子型离子镀(LP-PD)、电场蒸发、感应加热离子镀、多弧离子镀、电弧放电型高真空离子镀、离化团束镀等。
因为离子镀膜层拥有非常优良的性能，因此越来越受到人们的注重，尤其是离子镀TiN、TiC在工具、模具的超硬镀膜、装饰镀膜等行业的应用越来越广泛，并将占据越来越重要的地位。
在钟表行业，由于钛无毒无污染，与人体皮肤接触，不会导致过敏等不良反应，在表带上沉积一层钛膜还能起到表面装饰的功效，能够做成金黄、黑色、灰色、红棕色、橙色等非常多种颜色，增多美观效果。
在机加工刀具方面，镀制的TiN、TiC以其硬度高、耐磨性好，不粘刀等特性，使得刀具的运用寿命可加强3～10倍，生产效率亦大大加强。
在固体润滑膜方面，Z新研制的多相纳米复合膜TiN-MoS2/Ti及TiN-MoS2/WSe2，这类薄膜拥有摩擦系数低，摩擦噪声小，抗潮湿氧化能力较高，高低温性能好，抗粉尘磨损能力较强及磨损寿命较长等特点，被广泛运用于车辆零部件上。
与此同期，离子镀钛亦在航空航天，光学器件等行业应用广泛，收效明显。
分子束外延
分子束外延(MBE)是一中很特殊的真空镀膜工艺，是在10-8Pa的超高真空要求下，将薄膜的诸组分元素的分子束流，在严格的监控之下，直接喷射到衬底表面。
MBE的明显优点在于能生长极薄的单晶膜层，并且能精确地掌控膜厚和组分与掺杂适于制作微波，光电和多层结构器件，从而为制作集成光学和超大规模集成电路供给了有力手段。利用反应分子束外延法制备TiO2薄膜时，不需要思虑中间的化学反应，又不受质量传输的影响，并且利用开闭挡板(快门)来实现对生长和中断的瞬时掌控，因此呢膜的组分和掺杂浓度可随着源的变化而快速调节。MBE的衬底温度Z低，因此呢有减少自掺杂的优点。
化学气相沉积
化学气相沉积是一种化学生长办法，简叫作CVD(Chemical Vapor Deposition)技术。这种办法是把含有形成薄膜元素的一种或几种化合物的单质气体供给基片，利用加热、等离子体、紫外光乃至激光等能源，借助气相功效或在基片表面的化学反应(热分解或化学合成)生成需求的薄膜。
真空镀钛的CVD法中Z常用的便是等离子体化学气相沉积(PCVD)。利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电(或另加发热体)使样品升温到预定的温度，而后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。
在等离子化学气相沉积法中，等离子体中电子温度高达104K，电子与气相分子的碰撞能够促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各样化学基团，产生海量反应活性物种而使全部反应体系却保持较低温度。
而普通的CVD法沉积温度高(通常为1100℃)，当在钢材表面沉积氮化钛薄膜时，因为温度很高，致使膜层与基体间常有脆性相显现，致使刀具的切削寿命降低。利用直流等离子化学气相沉积法，在硬质台金上沉积TiN膜结构与性能均匀。
真空镀膜的优缺点
优点
表面有较好的金属质感且细腻。
颜色较水电镀可处理七彩色的问题如魔幻蓝、闪银灯；水电镀颜色较单调，通常仅有亮银、亚银等少许几种。
基材材质选择范围广，如PC、ABS、PMMA，（水镀只能选取ABS、ABS+PC）。
经过镀铟锡可做成半透的效果，灯光能够从制品中发出来。
不污染环境。
缺点
蒸镀靶材受熔点限制，太高熔点的很难采用。
真空蒸镀不外UV油，其附着力较差，要保准真空蒸镀的附着力，均需后续进行特殊的喷涂处理。
真空镀膜涂料
1.底漆
日前除了PET等少许几种塑料材料不需要表面涂装外，大都数塑料尤其是块状工程塑料在真空镀膜之前均需进行底涂预处理。底涂预处理是真空镀膜前处理的一种，可有效加强镀层的附着力、平整度等性能，如等离子处理改善了镀层与基材的附着力。
底涂处在基材和真空镀层之间，其功效重点有：
（1）经过底涂封闭基材，防止真空镀膜时基材中的挥发性杂质逸出，影响镀膜质量;
（2）塑料表面较粗糙，底涂预处理后，可经过涂层得到光滑平整的镜面效果;
（3）在薄膜材料上预涂底漆可进一步加强薄膜的阻隔性;
（4）预涂底漆有利于得到更厚的真空镀层，展现出更高的反射效果和力学性能;
（5）某些表面极性较低的基材如PP等与镀层的附着力较差，经过底漆可得到较好的镀层附着性;
（6）对某些耐热性较差的塑料基材，底涂能够起到必定的热缓冲功效，守护基材免遭热致形变。
因为底漆位置于基材和镀膜的中间，其性能应当满足基材和真空镀层两方面的需求，详细包含以下几个方面：
（1）与塑料基材、真空镀层均有较好的粘附性，这是做为真空镀膜底漆应具备的Z基本性能;
（2）应拥有良好的流平性，这是决定真空镀层是不是拥有高光泽和镜面效果的关键;
（3）不该含有挥发性小分子，重点指的是残留单体、挥发性添加剂、挥发性杂质和高沸点溶剂等，其在真空升温环境下会逐步逸出，从多方面破坏镀膜质量和性能;
（4）应拥有必定的耐热性，其热膨胀性要和真空镀层的热胀冷缩性能相适应，抗热形变和热分解性能应满足真空镀膜工艺的需求;
（5）针对柔性基材，底涂应拥有足够的柔韧性，否则易导致镀层连带开裂，乃至崩脱。
2.面漆
真空镀层一般较薄(不超过0.2 μm)，耐磨性等力学性能较差。面漆不仅起到守护镀层的功效，还可赋予真空镀膜制品良好的硬度、耐磨性等力学性能。面漆的重点性能需求包含：
（1）对镀层有较高的附着力，这是涂层起守护功效的基本;
（2）应拥有足够的耐磨性，以守护极薄的真空镀层免受机械擦伤;
（3）拥有较高的阻隔性，即本身要拥有较好的耐水、耐腐蚀性及耐候性，阻止氧气等对镀膜有腐蚀性的物质直接接触真空镀层，守护镀层免受腐蚀;
（4）面漆构成本身不可含有可能腐蚀镀层的组分或杂质;
（5）针对需要明显光亮度的真空镀膜场合，面漆亦应保准有较高的透明性和表面光泽。
某些真空镀膜工艺无需面漆，如镀膜材料为铬、不锈钢时，其镀层耐腐蚀性好、硬度高且耐划伤性强，因此呢对制品性能需求不高时，可不必涂装面漆。
蒸发镀膜稳定性与均匀性的掌控
1、蒸镀工艺方式的选取
热电阻蒸镀与电子束蒸镀是Z为平常的蒸发镀膜方式，其中热电阻蒸镀的原理是经过电流加热蒸发蒸发舟上的原料，而电子束蒸镀的原理是经过电子束加热蒸发水冷坩埚上的原料。
热电阻蒸镀的优点在于设备简单、价格低、靠谱性较高，对原料预热充分，不易引起化合物原料分解，其缺点在于能达到的温度不高，加热器运用寿命不长。
电子束蒸镀的优点在于能达到的温度更高，蒸发速度快，但缺点是难以有效掌控电流，容易引起低熔点材料快速蒸发，且电子束能量多被水冷系统带走，热效率低，电子束轰击还容易导致化合物原料的分解，坩埚存在污染原料的可能性，另一会产生对人体有害的X射线。
因此呢在详细的真空镀膜生产工作中，咱们能够按照以上分析来选取适宜的蒸发镀设备和工艺方式，例如MgF2的熔点仅有1261℃，思虑到熔点低如选择电子束蒸镀很难掌控预蒸镀时间和电流，容易蒸镀不均匀且产生残留原料，原料亦易受坩埚的污染。因而更适合运用热电阻蒸镀的方式，能够调节电流来充分预蒸镀，先消除原料中的杂质，避免直接蒸镀原料受热不均引起的喷溅，从而能够保准蒸镀的稳定性和均匀性。
2、蒸镀时间与温度的掌控
蒸发镀的实质工作经验告诉咱们，原料充足状况下镀膜厚度与蒸镀时间呈线性关系，这显示高真空状况下蒸镀速率比较均匀。而基片的温度，一般对镀膜厚度影响不大，其原由在于高真空环境下分子间碰撞很小，蒸发分子遇基片表面快速凝结。因此呢如MgF2原料的蒸镀基片温度一般保持60℃就可。
3、原料状态的影响
区别的原料状态可能会对蒸镀过程导致很强的影响。实验科研成果显示：
在蒸镀要求一致的前提下，粉末状的原料状态结构松散，原料内的水与空气较多，实质蒸镀前应充分溶解原料，原料质量损失相对很强，光照度较差;多晶颗粒的原料状态因为生产过程已然除气脱水，结构均匀致密，实质蒸镀前原料质量损失相对较小，光照度较好。
实质蒸镀中咱们发掘，单晶原料蒸镀的薄膜构成形式为大分子团，冷却后形成大颗粒柱状结构，薄膜结构疏松，耐磨性差，而多晶原料薄膜为小分子沉积，更适宜于用作蒸镀原料。
4、蒸发源与基片间距的影响
蒸发源与基片间距会对薄膜均匀性等导致必定影响，按照实质镀膜经验，蒸发源与基片间距较小的状况下，薄膜厚度相对更大，均匀性亦相对更好。因此呢在实质镀膜生产中，咱们需要思虑怎样恰当调节蒸发源与基片的间距，保证各区域的基片与蒸发源间距Z佳。
综上所述，区别方式的蒸镀工艺，区别蒸镀时间，区别原料状态，以及蒸发源与基片间距，都会对蒸镀质量带来必定影响。因此呢需要在蒸镀过程中选择Z为适合的原料和工艺方式。
移动终端中的真空镀膜应用 手机背板装饰镀因为5G更加多的采用了高频信号，对高频信号屏蔽显著的金属（导电）手机背板材料确定退出了市场舞台，取而代之的是玻璃背板和陶瓷背板。因为没法运用传统的阳极氧化铝合金染色工艺，光学装饰镀作为玻璃染色的首选工艺。而陶瓷背板亦将磁控溅射做为印制logo、装饰条纹的首选方法。电磁屏蔽膜5G时代Massive MIMO天线数量多，高频高速趋势显著，对电磁屏蔽需要进一步加强[7] 。电磁屏蔽膜重点以卷绕式磁控溅射方式生产。
Gartner新兴技术曲线2017
LPCVD（Low Pressure CVD）
LPCVD重点指气压在Torr数量级的气压下，以掌控产率方式出现反应，相比APCVD，供给了更好的台阶覆盖性和更高纯度，在0.25-2Torr下一般用于制备化合物半导体、金属化和钝化层 ，20Torr周边多运用硅烷沉积非晶硅。PECVD（Plasma Enhanced CVD）
PECVD能够认为是LPCVD的一种，在LPCVD的环境下，运用等离子体来活化前驱体，能够使CVD在低温下（250℃~350℃）生成薄膜。一方面热损失少，一方面控制了气体和衬底材料之间的反应，同期亦能够适用于不耐高温的材料。详细细分又能够分为微波PECVD和射频PECVD等。初期该技术曾经被叫作作“辉光放电沉积”，后又被叫作作“等离子体CVD”，最后定名为PECVD（Plasma Enhanced CVD）或PACVD（Plasma assisted CVD）。该技术最早由M. Berthelot在1869年提出设想，1953年H. Schmellenmeier 就用该技术制备了DLC涂层。热丝CVD（Hot Filament CVD/Hot Wire CVD/Cat-CVD）
热丝CVD常用于沉积高分子薄膜，将单体蒸发后在基片表面冷却聚合。热丝CVD亦被用于沉积DLC，重点的前驱体为甲烷等碳氢化合物。ALD（Atomic Layer Deposition）ALD能够认为是LPCVD的一种，然则ALD与传统化学气相沉积（CVD）技术区别的是，所用的气相前驱体经过交替脉冲的方式进入反应腔，前驱体彼此在气相中不相遇，经过惰性气体(Ar、N2)冲洗隔开并实现前驱体在基片表面的单层饱和吸附反应。其反应属于自限制性反应，即当一种前驱体与另一种前驱体反应达到饱和时，反应自动终止。基于原子层生长的自限制性特点，以原子层沉积制备的薄膜拥有优异的厚度掌控性能，能够经过掌控脉冲的周期数来精确的掌控薄膜生长的厚度。在具备高深宽比结构（如深孔）的物质表面，ALD办法亦拥有最好的台阶覆盖性。因为前驱体是经过交替脉冲的方式进入反应腔，原子层沉积中，薄膜的生长是以一种周期性的方式进行的。一个周期包含四个周期：第1种前驱体蒸汽通入反应腔体；惰性气体冲洗；第二种前驱体蒸汽通入反应腔体；惰性气体冲洗。每一个周期薄膜生长必定的厚度，经过掌控这种周期的次数能够得到所需厚度的薄膜。等离子体聚合（Plasma Polymerization—PP）借助高分子合成行业的成果，倘若运用有机物做为前驱体，就能够得到几乎所有有机化合物或有机金属化合物的聚合体。运用这种办法能够得到无针孔、三维网状结构的有机物薄膜，况且台阶覆盖性非常好。这种办法一般用于天然高分子材料表面处理如羊毛皮革的润湿性和染色性，亦能够用于材料表面亲水性处理，还能够用来制作守护膜。派瑞林热区制程（Parylene Hot Zone Process）该制程最早由Michael M. Swarc在1940年代发明，用于镀制ParyleneN，后来经过数次改良。这种CVD办法是将气压约为1Torr的派瑞林的双体气体经过热区（约为680℃），在高温下派瑞林双体蒸汽会变为单体蒸汽，最后单体蒸汽在沉积物表面上沉积成保型涂层，即拥有完美的台阶覆盖能力。因为派瑞林具备良好的介电性能、隔水性能、生物亲和力，因此呢被广泛的用于微电子集成电路、印刷电路板、生物医用电子、MEMS和传感器等行业。重点PVD技术概述PVD日前最广泛运用的重点是有蒸发镀膜（Vacuum Evaporating）、磁控溅射镀膜（Sputtering）和多弧离子镀（Arc Vapor Deposition）三类办法，其他原子级办法如MBE在本文中不做仔细论述。蒸发镀膜（Vacuum Evaporating）蒸发镀膜一般而言便是在必定的真空镀下，将膜材料气化，从而沉积到薄膜表面的过程。其核心是较高的真空度（e-4torr）和加热方式。日前最为常用的加热方式为电阻蒸发，和用于熔点1500℃以上的物质的电子束蒸发，结构如图所示。一种平常的电子转向270°的电子束蒸发安装原理图蒸发镀膜的最明显的缺点重点是蒸发出的原子能量较低，因此呢仅仅用蒸发形成的膜层填充率要小于溅射镀膜，低的填充率容易导致薄膜性能不稳定和附着力较差的问题；另外因为日前广泛运用的电子束蒸发源为点蒸发源，从下图能够看到，点蒸发源的膜厚非常明显的随着方向变化。在实质生产中，常常运用伞形工件架来得到大的可镀面积，然则其可镀面积基本上和设备的占地面积成正比，相比滚筒式磁控溅射（可镀面积正比于：设备占地面积×设备高度）产能较低；蒸发镀膜的第三个缺点在于镀制合金和混合物时候很难做到均匀，因为拉乌尔定律，一种物质的蒸发速度和其饱和蒸气压成正比，例如在镀制Cu-Au合金时，膜层起始的Au成份比例偏高，镀制到后面Cu比例偏高，在膜层中形成合金浓度梯度。蒸发的这个特性有时候会变成优点（例如梯度合金可能会有特定用途），然则更加多时候为了弥补这种浓度梯度的变化，需要安置一个额外的赔偿蒸发源，增多了系统的繁杂性。蒸发镀膜的优点首要在于蒸发成膜的速度较快，最快能够达到100埃/s的薄膜沉积速率，是溅射镀膜速度的100倍。因此呢在对膜层均匀性、致密度需求不高的行业常用电子束蒸发卷绕镀膜，多用于包装材料的镀铝等大幅面低质量应用。除了以上所述的蒸发技术，蒸发镀膜技术还包含用于小区域沉积的Beam Vapor，能够用于镀制线材的Confined Vapor，利用激光等手段瞬间加热一小块蒸发料的闪蒸法（Flash Evaporate /Pulsed Laser Deposition）这里不做仔细论述。电子束热蒸发镀膜是2000年-2015年间最为主流的镀膜方式，是利用电子束来加热局部蒸发料，使膜成份以原子团或离子的形式蒸发出来，经过成膜过程沉积在基片表面形成薄膜。电子束蒸发镀膜是最为传统的光学镀膜方式，低端机时候做透镜尤其是塑胶透镜AR镀膜；辅以晶控/光控，离子束辅助沉积后，能够做出质量较高的CWDM/940/荧光显微镜级别的滤光片。电子束蒸发镀膜设备结构日前蒸发式镀膜机以日本光驰OTFC-1300/1550/1800（选配离子束辅助沉积、选配光控或晶控、滤光片方向、水晶光电的主力机型）、日本光驰Gener1300/2350（普通光学镜片方向）为表率。日前最为繁杂的镀膜技术分子束外延MBE（Molecular Beam Epitaxy，亦可叫作作VPE，Vapor Phase Epitaxy）亦能够算是一种蒸发镀膜技术，只是真空度需要从e-4Torr提高到e-10Torr，同期严密监控蒸发腔内的蒸汽状态，并运用RHEED（反射电镜）或HEED等手段实施监控晶体外延生长情况，日前MBE仅仅用于半导体制造。溅射镀膜（Sputtering）
溅射镀膜做为一种非常有效的薄膜沉积办法，被广泛和成功地应用于许多方面。其特点可归纳为：可制备成靶材的各样材料均可做为薄膜材料，包含各样金属、半导体、铁磁材料，以及绝缘的氧化物、陶瓷、聚合物等物质，尤其适合高熔点和低蒸气压的材料沉积镀膜；可经过多元靶材一起溅射的方式形成化合物薄膜；经过掌控气压、溅射功率，基本上能够得到稳定的沉积速率；进一步经过掌控镀膜时间，容易得到均匀的高精度的膜厚，且重复性好；基片与膜的附着强度是通常蒸镀膜的10倍以上，且因为溅射粒子带有高能量，在成膜面会继续表面扩散得到硬且致密的薄膜，同期高能量使基片只要较低的温度就可结晶；薄膜形成初期成核密度高，能够产生厚度10nm以下的极薄连续膜。因为磁控溅射镀膜的以上特性，其被广泛的用于制备超硬膜、耐腐蚀摩擦薄膜、超导薄膜、磁性薄膜、光学薄膜以及微电子薄膜（集成电路中晶体管的金属电极层），逐步作为了制造许多制品的一种常用手段，并在近期十几年，发展出一系列新的溅射技术。在光学行业产生了对靶溅射、反应溅射（分区氧化或射频离子源反应溅射）、离子源直接溅射等适用与区别精度的工艺，而在工具镀行业的最重点发展是HIPIMS技术部分处理了磁控溅射制造工具镀层速度太慢的问题，以及VEECO发明了离子束溅射办法。磁控溅射沉积的重点优良有：
①粒子能量高，得到的薄膜结构致密稳定，不会显现电子束热蒸发镀膜显现的波长漂移等现象；
②因为能够设置为滚筒式磁控溅射，能够用真空腔的圆柱侧表面积来衡量可镀面积，在较低的沉积速率下，在手机装饰镀等行业得到了比蒸发镀膜更高的生产效率；
③溅射相较于蒸发膜层折射率稳定，因此呢能够运用镀膜时间来掌控膜层的光学厚度。
④得到致密膜层无需对薄膜进行加热，适用于PET膜等耐温不超过100℃的材料。
⑤工艺一旦调成重复性非常高；
磁控溅射的缺点重点是：
①成膜的沉积速率要小于蒸发镀膜（然则如以上被可镀面积弥补）；
②射出粒子能量高，形成薄膜应力大，不适合于塑胶镜片（常用材料为PC）等较为柔软的基材。
③设备结构相对繁杂，价格较为昂贵。
④溅射镀膜相对蒸发镀膜而言工程师基本较差，非常多“镀膜师傅”有蒸发机经验而无溅射机经验。
LeyboldHelios原理图
日前磁控溅射行业的表率型设备为Leybold Helios和光驰的NSC系列，除了本身具备磁控溅射之外，还加入了氧化功能，即先经过磁控溅射镀制纯物质如铌、硅，而后再经过氧气、氮气将其氧化为三氧化二铌、SiO2，SiN等光学介质。其中Leybold Helios为运用了APS离子源做氧化的反应溅射，产能小然则精度较高，日前能够做CWDM滤波片。光驰的NSC系列重点采用分区氧化的方式，运用的是诱导耦合离子源（ICP），更适合做手机背板装饰镀。近年来溅射技术的发展受到磁控溅射的启发，VEECO研发了离子束直接溅射镀膜，日前仅有国内的杰徕特真空仿制其设备路线。重点原理是运用均一性很好的离子束直接轰击靶材，将靶材上的材料轰击出来，沉积在基片上面形成薄膜。因为轰击的材料均匀性很好，镀膜速度较慢，该设备对膜层掌控精度很高，适合于镀制DWDM等200层以上的高精度滤光片。离子束直接溅射原理示意图电弧/多弧离子镀（Arc Vapor Deposition）
电弧离子镀是一种利用电极放电产生电弧，从而使膜材气化的镀膜手段，最早的工业化应用在1970s发源于前苏联，后来在1980s在西方国家亦得到应用 。在电弧离子镀中，电弧产生的高温快速的将待镀物质气化成份子团和液滴，而后在强电场下电离并飞往被镀物，形成镀层。根据拉弧方式能够将电弧离子镀分为真空电弧（Vacuum Arc）、阴极弧（Catholic）离子镀、阳极弧（Anodic）离子镀和高气压电弧（Gaseous Arc）。高气压电弧（Gaseous Arc）常常用于喷涂、焊接和电火花镀（一种电火花强化办法）中。
多弧离子镀的结构示意和原理（Vacuum Arc）示意阴极弧离子镀的设备重点包含阴极弧源（靶材）、真空镀膜室、基片、负偏压电源、真空系统等。其中核心为阴极弧源（多需要水冷）。工作过程中阴极弧源（靶材）首要进行表面拉弧烧蚀，将靶材变成等离子体，而后靶材材料等离子体在负偏压电位的功效下飞向基片（工件）并沉积在基片（工件表面。）多弧离子镀的沉积材料由细小的电弧烧蚀产生，靶材离化率高，沉积速度快。然则缺点是在烧蚀靶材的时候倘若电弧不均匀，靶材极易飞出微小的带电液滴（Macros），将大大影响在基片（工件）表面沉积的质量。日前掌控多弧离子镀的重点手段在于掌控阴极电弧的形态。阴极弧离子镀和阳极弧离子镀原理图较为常用的一种工艺形式是将阴极弧离子镀功能与溅射功能组合，经过调节磁场的办法来切换两种镀膜模式。一般用带过滤液滴的阴极弧离子镀来做前处理，例如用Cr离子轰击钢材表面形成清洗、渗透的效果，而后再运用磁控溅射完成CrN镀层，能够明显的提高镀层的附着力与组织金相。电子束蒸发镀膜原理
电子束蒸发是一种理学气相沉积 （PVD）技术，它在真空下利用电子束直接加热蒸发材料（一般是颗粒），并将蒸发的材料传送到基板上形成一个薄膜。电子束蒸镀能够镀出高纯度、高精度的薄膜。
电子束蒸发工作流程
电子束蒸发是基于钨丝的蒸发。大约 5 到 10 kV 的电流经过钨丝（位置于沉积区域外以避免污染）并将其加热到出现电子热离子发射的点。运用永磁体或电磁体将电子聚焦并导向蒸发材料（安置在坩埚中）。在电子束撞击蒸发丸表面的过程中，其动能转化为热量，释放出高能量（每平方英寸数百万瓦以上）。因此呢，容纳蒸发材料的炉床必须水冷以避免熔化。
电子束蒸发优点和缺点
电子束蒸发能够蒸发高熔点材料，比通常电阻加热蒸发效率更高。电子束蒸发可广泛用于高纯薄膜和导电玻璃等光学镀膜。它还拥有用于航空航天工业的耐磨和热障涂层、切削和工具工业的硬涂层的潜在工业应用。然而，电子束蒸发不可用于涂覆繁杂几何形状的内表面。另外，电子枪中的灯丝退化可能引起蒸发速率不均匀。
电子束蒸发应用
电子束蒸发因其高沉积速率和高材料利用效率而被广泛应用于各样应用中。例如，高性能航空航天和汽车行业，对材料的耐高温和耐磨性有很高的需求；耐用的工具硬涂层；和化学屏障和涂层，以守护腐蚀环境中的表面。电子束蒸发亦用于光学薄膜，包含激光光学、太阳能电池板、玻璃和建筑玻璃，以赋予它们所需的导电、反射和透射特性。
电子束蒸发VS热蒸发
电子束蒸发与热蒸发最大的区别在于：电子束蒸发是用一束电子轰击物体，产生高能量进行蒸发， 热蒸发经过加热完成这一过程。与热蒸发相比，电子束蒸发供给了高能量；但将薄膜的厚度掌控在 5nm 量级将是困难的。在这种状况下，带有厚度监控器的良好热蒸发器将更合适。
与热蒸发相比，电子束蒸发拥有许多优点
电子束蒸发能够将材料加热到比热蒸发更高的温度。这准许高温材料和难熔金属（例如钨、钽或石墨）的非常高的沉积速率和蒸发。
电子束蒸发能够沉积更薄、纯度更高的薄膜。坩埚的水冷将电子束加热严格限制在仅由源材料占据的区域，从而消除了相邻组件的任何不必要的污染。
电子束蒸发源有各样尺寸和配置，包含单腔或多腔。
磁控溅射镀膜技术与原理
磁控溅射技术得以广泛的应用,是由于该技术有别于其它镀膜办法的特点所决定的。其特点可归纳为:可制备成靶材的各样材料均可做为薄膜材料,包含各样金属、半导体、铁磁材料,以及绝缘的氧化物、陶瓷等物质,尤其适合高熔点和低蒸汽压的材料沉积镀膜在适当要求下多元靶材共溅射方式,可沉积所需组分的混合物、化合物薄膜;在溅射的放电气中加入氧、氮或其它活性气体,可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜;掌控真空室中的气压、溅射功率,基本上可得到稳定的沉积速率,经过精确地掌控溅射镀膜时间,容易得到均匀的高精度的膜厚,且重复性好;溅射粒子几乎不受重力影响,靶材与基片位置可自由安排;基片与膜的附着强度是通常蒸镀膜的10倍以上,且因为溅射粒子带有高能量,在成膜面会继续表面扩散而得到硬且致密的薄膜,同期高能量使基片只要较低的温度就可得到结晶膜;薄膜形成初期成核密度高,故可生产厚度10nm以下的极薄连续膜。
磁控溅射工作原理：
磁控溅射属于辉光放电范畴，利用阴极溅射原理进行镀膜。膜层粒子源自于辉光放电中，氩离子对阴极靶材产生的阴极溅射功效。氩离子将靶材原子溅射下来后，沉积到元件表面形成所需膜层。磁控原理便是采用正交电磁场的特殊分布掌控电场中的电子运动轨迹，使得电子在正交电磁场中变成为了摆线运动，因而大大增多了与气体分子碰撞的几率。溅射机理：
用高能粒子(大都数是由于电场加速的气体正离子)撞击固体表面(靶)，使固体原子(分子)从表面射出的现象叫作为溅射。溅射现象很早就为人们所认识，经过前人的海量实验科研，咱们对这一重要理学现象得出以下几点结论:(1)溅射率随入射离子能量的增多而增大;而在离子能量增多到必定程度时，因为离子注入效应，溅射率将随之减小;(2)溅射率的体积与入射粒子的质量相关:(3)当入射离子的能量小于某一临界值(阀值)时，不会出现溅射;(4)溅射原子的能量比蒸发原子的能量大许多倍;(5)入射离子的能量很低时，溅射原子角分布就不完全符合余弦分布规律。角分布还与入射离子方向相关。从单晶靶溅射出来的原子趋向于集中在晶体密度最大的方向。(6)由于电子的质量很小，因此即使运用拥有极高能量的电子轰击靶材亦不会产生溅射现象。因为溅射是一个极为繁杂的理学过程，触及的原因非常多，长时间败兴针对溅射机理虽然进行了非常多的科研，提出过许多的理论，但都难以完善地解释溅射现象。辉光放电：
辉光放电是在真空度约为一的稀薄气体中，两个电极之间加上电压时产生的一种气体放电现象。溅射镀膜基于荷能离子轰击靶材时的溅射效应，而全部溅射过程都是创立在辉光放电的基本之上的，即溅射离子都源自于气体放电。区别的溅射技术所采用的辉光放电方式有所区别，直流二极溅射利用的是直流辉光放电，磁控溅射是利用环状磁场掌控下的辉光放电。
当电压继续上升时，离子与阴极之间以及电子与气体分子之间的碰撞变得重要起来。在碰撞趋于频繁的同期，外电路转移给电子与离子的能量亦在逐步增多。一方面，离子针对阴极的碰撞将使其产生二次电子的发射，而电子能量亦增多到足够高的水平，它们与气体分子的碰撞起始引起后者出现电离，如图(a)所示。这些过程均产生新的离子和电子，即碰撞过程使得离子和电子的数目快速增多。此时，随着放电电流的快速增多，电压的变化却不大。这一放电周期叫作为汤生放电。
在汤生放电周期的后期，放电起始进入电晕放电周期。此时，在电场强度较高的电极尖端部位起始显现有些跳跃的电晕光斑。因此呢，这一周期叫作为电晕放电。
在汤生放电周期之后，气体会忽然出现放电击穿现象。此时，气体起始具备了相当的导电能力，咱们将这种具备了必定的导电能力的气体叫作为等离子体。此时，电路中的电流大幅度增多，同期放电电压却有所下降。这是因为此时的气体被击穿，因而气体的电阻将随着气体电离度的增多而明显下降，放电区由原来只集中于阴极边缘和不规则处变成向全部电极表面扩展。在这一周期，气体中导电粒子的数目海量增多，粒子碰撞过程伴同的能量转移亦足够地大，因此呢放电气体会发出显著的辉光。
电流的继续增多将使得辉光区域扩展到全部放电长度上，同期，辉光的亮度持续加强。当辉光区域充满了两极之间的全部空间之后，在放电电流继续增多的同期，放电电压又开始提升。以上的两个区别的辉光放电周期常被叫作为正常辉光放电和反常辉光放电周期。反常辉光放电是通常薄膜溅射或其他薄膜制备办法经常采用的放电形式，由于它能够供给面积很强、分布较为均匀的等离子体，有利于实现大面积的均匀溅射和薄膜沉积。
磁控溅射：
平面磁控溅射靶采用静止电磁场，磁场为曲线形。其工作原理如下图所示。电子在电场功效下，加速飞向基片的过程中与氢原子出现碰撞。若电子拥有足够的能量(约为30eV)。时，则电离出Ar+并产生电子。电子飞向基片，Ar+在电场功效下加速飞向阴极溅射靶并以高能量轰击靶表面，使靶材出现溅射。在溅射粒子中，中性的靶原子(或分子)沉积在基片上形成薄膜。二次电子e1在加速飞向基片时受磁场B的洛仑兹力功效，以摆线和螺旋线状的复合形式在靶表面作圆周运动。该电子e1的运动路径不仅很长，况且被电磁场捆绑在靠近靶表面的等离子体区域内。在该区中电离出海量的Ar+用来轰击靶材，因此呢磁控溅射拥有沉积速率高的特点。随着碰撞次数的增多，电子e1的能量逐步降低，同期，e1逐步远离靶面。低能电子e1将如图中e3那样沿着磁力线来回振荡，待电子能量将耗尽时，在电场E的功效下最后沉积在基片上。因为该电子的能量很低，传给基片的能量很小，使基片温升较低。在磁极轴线处电场与磁场平行，电子e2将直接飞向基片。然则，在磁控溅射安装中，磁极轴线处离子密度很低，因此e2类电子很少，对基片温升功效不大。
磁控溅射工作原理图
磁控溅射的基本原理便是以磁场改变电子运动方向，捆绑和延长电子的运动路径，加强电子的电离概率和有效地利用了电子的能量。因此呢，在形成高密度等离子体的反常辉光放电中，正离子对靶材轰击所导致的靶材溅射更加有效，同期受正交电磁场的捆绑的电子只能在其能量将要耗尽时才可沉积在基片上。这便是磁控溅射拥有“低温”、“高速”两大特点的机理。
磁控溅射的应用：
磁控溅射的优点：
（1）操作易控。镀膜过程，只要保持工作压强、电功率等溅射要求相对稳定，就能得到比较稳定的沉积速率。
（2）沉积速率高。在沉积大部分的金属薄膜，尤其是沉积高熔点的金属和氧化物薄膜时，如溅射钨、铝薄膜和反应溅射TiO2、ZrO2薄膜，拥有很高的沉积率。
（3）基板低温性。相对二极溅射或热蒸发，磁控溅射对基板加热少了，这一点对实现织物的上溅射相当有利。
（4）膜的牢靠性好。溅射薄膜与基板有着极好的附着力，机械强度亦得到了改善。
（5）成膜致密、均匀。溅射的薄膜聚集密度广泛加强了。从显微照片看，溅射的薄膜表面微观形貌比较精致细密，况且非常均匀。
（6）溅射的薄膜均拥有优异的性能。如溅射的金属膜一般能得到良好的光学性能、电学性能及某些特殊性能。
（7）易于组织大批量生产。磁控源能够按照需求进行扩大，因此呢大面积镀膜是容易实现的。再加上溅射可连续工作，镀膜过程容易自动掌控，因此呢工业上流水线作业完全作为可能。
（8）工艺环保。传统的湿法电镀会产生废液、废渣、废气，对环境导致严重的污染。不产生环境污染、生产效率高的磁控溅射镀膜法则可较好处理这一困难。
磁控溅射应用：
磁控溅射日前是一种应用非常广泛的薄膜沉积技术,溅射技术上的持续发展和对新功能薄膜的探索科研,使磁控溅射应用延伸到许多生产和研究行业。
（1）在微电子行业做为一种非热式镀膜技术,重点应用在化学气相沉积(CVD)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长困难及不适用的材料薄膜沉积,况且能够得到大面积非常均匀的薄膜。包含欧姆接触的Al、Cu、Au、W、Ti等金属电极薄膜及可用于栅绝缘层或扩散势垒层的TiN、Ta2O5、TiO、Al2O3、ZrO2、AlN等介质薄膜沉积。
（2）磁控溅射技术在光学薄膜(如增透膜)、低辐射玻璃和透明导电玻璃等方面亦得到应用。在透明导电玻璃在玻璃基片或柔性衬底上,溅射制备SiO2薄膜和掺杂ZnO或InSn氧化物(ITO)薄膜，使可见光范围内平均光透过率在90%以上。
（3）在现代机械加工工业中,利用磁控溅射技术制作表面功能膜、超
硬膜,自润滑薄膜,能有效的加强表面硬度、复合韧性、耐磨损性和抗高温化学稳定性能,从而大幅度地加强涂层制品的运用寿命。
磁控溅射除以上已被海量应用的行业,还在高温超导薄膜、铁电体薄膜、巨磁阻薄膜、薄膜发光材料、太阳能电池、记忆合金薄膜科研方面发挥重要功效。
磁控溅射技术因为其明显的优点作为工业镀膜重点技术之一。在将来的科研中，新技术向工业行业的推广、磁控溅射技术与计算机的结合已作为一个科研方向，怎样利用计算机来掌控精确镀膜过程，利用计算机来模拟镀膜时的磁场、温度场、以及气流分布，必将能给溅射镀膜过程供给靠谱的数据支持，亦是经济有效的办法。
光学镀膜典型举例1：宝石镀膜
“镀膜处理”是一种表面处理技术，用沉淀技术、喷镀技术等在宝石表面铺设多层分子或原子膜，能够改善其外观面貌。此刻的“镀膜处理”技术已然较为成熟，在珠宝玉石中亦显现的较多，不少商家亦利用这一点包装出非常多“珠宝”诈骗不认识行情的消费者。
镀膜托帕石
镀膜水晶
照片源自：米玲丽，2020
咱们常说的“水色气息”便是指在无色托帕石表面“镀膜处理”所产生的五彩斑斓的视觉效果。
“镀膜处理”重点改变宝石的那些特征
“镀膜处理”重点是为了改善宝石的颜色和表面光洁度，加强宝玉石的光泽。在宝石表面镀上有色膜，能够直接改善或加强宝玉石的颜色，同期薄膜层的干涉功效亦能够使宝石产生美丽的颜色。另外，膜层亦会掩盖宝石表面凹坑、裂隙、擦痕等缺陷，加强表面光洁度。
那些宝石品质频繁运用“镀膜处理”
非常多种宝玉石都能够用“镀膜处理”的方式来改善其颜色或光泽，平常的有托帕石、坦桑石、水晶、碧玺等。
照片源自：GIA
如上图中这5颗0.39-0.82克拉的坦桑石在反射光下观察到的下腰刻面比亭部主刻面的未涂层部分表示出更高的光泽。连接处和有些小的缺口区域已磨损，露出下面坦桑石不太饱和的紫色。
照片源自：GIA
还有法国宝石学实验室（LFG）看到的第1个用彩色薄膜覆盖的合成云纹石的例子。在显微镜下，这些薄片表示出金属光泽，粉红色似乎集中在表面。因为这层薄膜的划痕，观察到颜色不均匀。
照片源自：GIA
在水晶的表面镀上一层彩膜，使水晶产生晕彩效应，这般看起来更好看，商家亦就有了更大的炒作噱头。
镀膜水晶
照片源自：Google
众所周知，碧玺被叫作为“落入凡间的彩虹”，而有些不良商家为了能够节约成本，经常会将有些浅色或无色的碧玺进行镀膜处理，以此来牟取暴利！镀了膜的碧玺表面不会有太自然的晕彩效应，跟天然碧玺比起来相差甚远。
照片源自：Google
托帕石的“镀膜处理”工艺已很成熟，镀膜后的托帕石可产生红、黄、绿、紫、蓝等各样各样的颜色，镀膜托帕石日前分三代制品。
照片源自：李瑞璐,2011
第1代
第1代制品技术为直接喷镀氧化物薄膜法，即在低温要求下，将金属氧化物喷镀在托帕石基体上，因为膜层折射率与托帕石基体折射率区别，膜层与托帕石相互功效产生光学干涉现象，使得键膜托帕石呈现带有绿色和紫色的多彩色。
照片源自：李瑞璐,2011
第二代
第二代镀膜制品技术较直接镀膜更为精细，膜层为交替层结构，会产生的光学干涉滤波对光有选取吸收性，使镀膜托帕石产生颜色。此类镀膜托帕石用入射光观察，键膜表面可呈现出金黄色。
第三代
第三代制品亦叫作为TCF托帕石，该“TCF”技术指的是“热熔”技术(Thermalcolorfusion)，是近年来兴起的一种新型的宝石优化处理技术，它是在原镀膜工艺的基本上增多了扩散处理技术。
照片源自：王海燕,2009
即先将氧化物或和金属单质或掺杂剂喷镀或沉积在托帕石基体表面，而后进行高温熔结处理，因此TCF托帕石的耐久性亦很强，并且TCF技术使得托帕石制品的颜色非常丰富，并且鲜艳逼真，柔和自然。TCF托帕石的缺点是粒度太小，不足1克拉。
快速鉴别“镀膜处理”
通常来讲，肉眼及放大观察会发掘“水色气息”表面光泽反常，针划会留下痕迹，膜层脱落。借用有些常规的鉴定仪器会发掘宝石折射率、多色性、吸收光谱反常。另一，对包镶首饰要格外留意，必定要取下后观察。
照片源自：米玲丽，2020
但肉眼与简单仪器鉴定难度很强，要得到科学的结果，必定要找经过专业的显微镜观察、经过仪器分析等才可得出准确结论。
光学镀膜典型举例2：光学滤光片
滤光片核心参数
中心波长
中心波长(CWL)一般用于暗示带通滤光片的峰值透射率，或是陷波滤光片的峰值反射率。然而，这个术语常被误用 -CWL实质上定义为在峰值透射率为50%的波长之间的中点，叫作为半峰 全宽(FWHM)。干涉滤光片的峰值则一般不会位置于波长中点。请参阅图1关于CWL和FWHM的说明。
带宽
带宽是一个波长范围，用于暗示频谱经过入射能量穿过滤光片的特定部分。带宽又叫作为FWHM（图1）。
图 1: 中心波长和半峰全宽说明
截止范围
阻断范围是用于暗示经过滤光片衰减的能量光谱区域的波长间隔（图2）。阻断程度一般会在光密度中指定。
图 2: 截止范围说明
光密度
光密度(OD)描述滤光片阻断规格，并且与穿过的能量透射量相关（方程式1–2）。高光密度值暗示非常低的透射率，低光密度则暗示高透射率。图3描述了三种区别的光密度：OD 1.0，OD 1.3和OD 1.5表示越高的OD值的透射率越低。
图 3: 光密度说明
二向色性滤光片
二向色性滤光片是用于取决于波长透射率或反射光的滤光片类型；特定波长范围透射的光则鉴于区别范围的光线反射或吸收（图4）。二向色性滤光片常用于长波通和短波通应用。
图 4: 二向色性滤光片镀膜说明
初始波长
初始波长是用于暗示在长波通滤光片中透射率增多至50%波长的术语。初始波长由图5中的λcut-on初始暗示。
图 5: 初始波长说明
光学滤光片制造技术
吸收性和二向色性滤光片
范围广泛的可分成两大类：吸收性和二向色性。两者的区别不在于它过滤什么，而是怎样滤光。吸收性滤光片的光线阻断以玻璃基片的吸收特性为基本。换句话说，被阻断的光线不会反射回滤光片；相反的，光线被它吸收且包括在滤光片内。在系统内多余的光线形成噪音的问题时，吸收性滤光片是理想的选取。吸收性滤光片亦拥有方向不敏锐的额外功能；光线可从各样方向入射滤光片且滤光片将保持其透射和吸收特性。
相反的，二向色性滤光片的运作是反射多余的波长并透射所需的频谱部分。在有些应用中，这是一个需要的效果，由于光能够经过波长掰开为两个源自。这可经过增多单层或多层区别折射指数的材料完成干涉光波性质来实现。在干涉滤光片，光从较低折射率材料的移动将反射高折射率材料；仅有特定方向和波长的光将积极干涉传入光束并穿过材料，而其他所有的光线将相消干涉并反射材料（图7）。其他相关干扰的信息，请参阅“光学101：1级的理论基本”。
图 7: 在玻璃基片上交替的高与低指标材料的多层沉积
与吸收性滤光片区别，二向色性滤光片拥有极高的方向敏锐。当用于任何方向的设计用途之外时，二向色性滤光片没法满足zui初标示的透射率和波长规格。经过二向色性滤光片加强入射角将使它移向较短的波长（即对蓝波长）；降低方向则会移向较长的波长（即对红波长）。
探索二向色性带通滤光片
带通滤光片用于广泛的行业，能够是二向色性或彩色基片。二向色性带通滤光片是由于两种区别的技术制造的：传统和加硬溅射法，或镀加硬膜。这两种技术经过在玻璃基片上交替的高与低折射率材料的多层沉积实现其独特的透射率和反射特性。事实上，按照应用的区别，在特定基片上每面可能有超过100层材料沉积。
传统镀膜滤光片和加硬溅射法滤光片之间的差别是基片层数。在传统镀膜带通滤光片，区别的指标材料层沉积在多个基片上而后再夹在一块。例如，假设图7中的照片重复叠加乃至超过100倍。这个技术引起降低透射率的厚滤光片。透射的减少是因为入射光穿过并经过数个基片层被吸收和/或反射所引起的。相反的，在加硬溅射法带通滤光片，区别的指标材料只沉积在单个基片上 图8）。这个技术引起高透射率的薄滤光片。相关制造技术的其他信息，请参阅“光学镀膜简介”。请查看硬镀膜的好处，帮忙您选取适合应用的滤光片。
图 8: 传统滤光片（左）和加硬溅射法滤光片（右）
光学镀膜技术和装备
光学薄膜是现代光学和光电系统最重要的构成部分，在光通信、光学表示、激光加工、激光核聚变等高科技及产业行业已然作为核心元器件，其技术突破常常作为现代光学及光电系统加速发展的主因。
光学薄膜的技术性能和靠谱性，直接影响到应用系统的性能、靠谱性及成本。如图1是光通讯技术中运用窄带滤光片调制区别的通讯通道示意图。图 2是激光核聚变系统中海量运用到的薄膜元器件。
图1 光通讯系统中经过WDM滤光片系统调控区别波长示意图
图2 美国NIF高功率激光系统中的光学结构示意图，其中海量运用到传输镜、偏振膜等光学薄膜元器件
随着行业的持续发展，精细光学系统对光学薄膜的光谱掌控能力和精度需求越来越高，而消费电子对光学薄膜器件的需要更强调超大的量产规模和普通公众的易用和舒适性。
重点光学镀膜技术和装备发展光学镀膜技术在过去几十年实现了长足的发展，从舟蒸发、电子束热蒸发及其离子束辅助沉积技术发展到离子束溅射和磁控溅射技术。近年来在这些沉积技术和装备行业的重点技术发展包含：1
间歇式直接光控(intermittent measuring method)间歇式直接光控(intermittent measuring method)：以Leybold Optics机构的OMS5000系统为表率，光学镀膜过程中越来越多地运用间歇式信号采集系统，对镀膜过程制品片实现直接监控。相针对间接光控和晶控系统，间歇式直接光控系统有利于降低实质制品上的薄膜厚度分布误差，能够进一步加强制品良率并减少了工艺调试时间。
图3 Leybold Optics 机构OMS5000的间歇式直接光控系统
渐变折射率结构薄膜技术与装备(Rguate filter and Coater)渐变折射率结构薄膜技术与装备(Rguate filter and Coater):已然有海量科研工作已然证实Rugate无界面型薄膜结构和准Rugate多种折射率薄膜结构经过加强调制折射率在薄膜厚度方向上分布，能设计出非常繁杂的光谱性能，(部分)消除了薄膜界面特征，(部分)消除界面效应，如电磁波在界面上比薄膜内部更高密度的吸收中心和散射，亦能够增多了薄膜力学稳定性。
汉诺威激光工程中心的数据表示(图4)，(准)Rugate薄膜结构与传统的高低折射率光学薄膜结构相比，能够拥有更高的抗激光损害阈值。如Rugate Filter 设计，其1064 nm 10 ns 1000发零损害几率能够做到100 J/cm2以上。
图4 高低折射率结构和(准)Rugate薄膜结构的抗激光损害阈值对比测试结果
图5所示为德国CEC机构研发的靶面扫描共溅系统。经过在离子束溅射镀膜过程中，精确扫描两种材料拼接而成的混合溅射靶，能够实现折射率的渐变结构，高精度制备(准)Rugate复合薄膜结构的光学薄膜，得到比高低折射率薄膜结构更繁杂的光谱性能和更优异的附着力、应力等理学性能。
图5德国CEC机构靶面扫描共溅系统
磁控溅射光学镀膜系统(Magnetron Sputtering)
以Leybold Helios和Shincron RAS为表率，磁控溅射技术及装备在精细光学行业和消费光电子薄膜行业占据越来越大的份额。磁控溅射薄膜沉积过程掌控简单，粒子能量高，得到的薄膜结构致密稳定。
图6是Helios的基本结构和原理，其采用非常紧凑的板式开合结构，真空室空间利用率非常高，整体结构亦非常紧凑。其采用平面双靶磁控溅射阴极和等离子体源一起实现化合物薄膜的快速沉积过程，能够用于介质干涉滤光片(氧化物、氮化物)、共溅射(掺杂，混合折射率薄膜)、金属膜 (Cr,Ag,Al…)及金属介质干涉滤光片。其装卡系统能够实现真空室处在真空状态下快速进出制品，为全部系统的稳定性奠定了重要基本。总的来讲，该设备非常适合应用于中小批量的精细光学元件镀膜。
图6 LeyboldOpitcs Helios磁控溅射光学镀膜系统(上)，基本结构与原理图(下)
光学镀膜中平常的不良分析与改善对策
镀膜制品的平常问题，部分是镀膜工序的本身导致的，部分是前工程遗留的问题，镀膜终的品质是全部光学零件加工的（尤其是抛光、清洗）的综合反映，针对显现镀膜不良时必须综合思虑，才可真正找到不良产生的原由，对策改善才可取得成效。
膜脏（亦叫作白压克）顾名思义，膜层有脏。通常的膜脏出现在膜内或膜外。脏能够包含：灰尘点、白雾、油斑、指纹印、口水点等。（灰尘点和白雾单列）灰点脏现象：镜片膜层表面或内部有有些点子（不是膜料点）有些能够擦除，有的不能擦除。并且会有点状脱膜产生。
产生原由：
1、真空室脏，在起始抽真空时的空气涡流将真空室底板、护板的脏灰带到镜片上，形成灰点层。（膜内，不可擦除，会有点状脱膜）
2、镜圈或碟片脏，有浮点灰尘，在离子束功效下附着到了镜片上形成灰点层。（膜内，不可擦除，会有点状脱膜）
3、镜片上伞时就有灰尘点，上伞时无检测挑选。（膜内，不可擦除，会有点状脱膜）
4、镀制完成后的环境污染是膜外灰点的重点成因，尤其是当镜片热的时候，更易吸附灰尘，况且难以擦除。（膜外）
5、真空室充气口环境脏、起始充气量过大、充气过滤器脏，充气时镜片温度过高亦是导致镜片膜外灰尘点不良的原由。（膜外）
6、 作业员人为带来的灰尘污染（膜内膜外）
7、 工作环境中灰尘太多
改善思路：杜绝灰尘源
改善对策：
1、工作环境改造洁净车间，严格按洁净车间规范实施。
2、尽可能做好环境卫生。尽可能利用洁净工作台。
3、 真空室周期打扫，保持清洁。
膜外白雾
现象：镀膜完成后，表面有有些淡淡的白雾，用丙酮或混合液擦拭，会有越擦越严重的现象。用氧化铈粉擦拭，能够擦掉或减轻，（又叫作：可擦拭压克）
分析：膜外白雾的成因较为繁杂，可能的成因有：
①、膜结构问题：外层膜的柱状结构松散，外层膜太粗糙；
②、蒸发角过大，膜结构粗糙。
③、温差：镜片出罩时内外温差过大
④、潮气；镜片出罩后摆放环境的潮气
⑤、真空室内Polycold解冻时水汽过重
⑥、蒸镀中充氧不完全，膜结构不均匀
⑦、膜与膜之间的应力
改善思路：膜外白雾成因非常多，但各有些特征，尽可能对症下药。重点思路，一是把膜做的致密光滑些不易吸附，二是改善环境减少吸附的对象。
改善对策：
1、改善膜系，外层加二氧化硅，使膜表面光滑，很难吸附。改善镜片出罩时的环境（干燥、清洁）
2、降低出罩时的镜片温度（延长在真空室的冷却时间）减少温差、降低应力。
3、改善充氧（加大），改善膜结构。
4、适当降低蒸发速率，改善柱状结构
5、离子辅助镀膜，改善膜结构
6、加上polycold解冻时的小充气阀（其功能是即时带走水汽）
7、从蒸发源和夹具上想办法改善蒸发角。
8、改善基片表面粗糙度。
9、重视polycold解冻时的真空度。
膜内白雾
白雾形成在膜内，没法用擦拭办法祛除。
可能的成因：
①、基片脏，附着前工程的残留物
②、镜片表面腐蚀污染
③、膜料与膜料之间、膜料与基片之间的不匹配。
④、氧化物充氧不足。
⑤、一层氧化锆膜料，可能对某些基片产生白晕现象
⑥、基片进罩前（洗净后）受潮气污染
⑦、洗净或擦拭不良，洗净痕迹、擦拭痕迹
⑧、真空室脏、水气过重
⑨、环境湿度大
改善思路：基片本身的问题可能是重点的，镀膜是尽可能弥补，镀膜本身的可能是膜料匹配问题。
改善对策：
1、改进膜系，层不消氧化锆。
2、尽可能减少真空室开门时间，罩与罩之间在短期内做好真空室的清洁、镀膜准备工作。
3、真空室在更换护板、清洁后，能空罩抽真空烘烤一下，更换的护板等真空室部件必须干燥、干净。
4、改善环境
5、妥善守护进罩前在伞片上的镜片，免受污染。
6、改善洗净、擦拭效果。
7、改善膜匹配（思虑层用Al2O3）
8、改善膜充氧和蒸发速率（降低）
9、加快前工程的流程。前工程对已加工光面的守护加强。
十、抛光加工完成的光面，必须立即清洁干净，不可有抛光粉或其他杂质附着干结。
PVD 镀膜材料——靶材知识
PVD 镀膜材料概述
PVD 镀膜材料重点用以制备各样拥有特定功能的薄膜材料，应用行业包含平板表示、半导体、太阳能电池、光磁记录媒介、 光学元器件、 节能玻璃、 LED、工具改性、高档装饰用品等。
（1）薄膜材料制备技术概述
薄膜材料生长于基板材料（如屏显玻璃、光学玻璃等）之上，通常由金属、非金属、合金或化合物等材料经过镀膜后形成，拥有增透、吸收、截止、分光、反射、滤光、干涉、守护、防水防污、防静电、导电、导磁、绝缘、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、装饰和复合等功能，并能够加强制品质量、环保、节能、延长制品寿命、改善原有性能等。
日前，薄膜材料制备技术重点包含：
理学气相沉积（PVD）技术 和 化学气相沉积（CVD）技术。①PVD技术
PVD 技术是制备薄膜材料的重点技术之一，指在真空要求下采用理学办法，将某种物质表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并经过低压气体（或等离子体）过程，在基板材料表面沉积拥有某种特殊功能的薄膜材料的技术。在PVD 技术下，用于制备薄膜材料的物质，统叫作为 PVD 镀膜材料。
经太多年发展，PVD 技术已作为日前主流镀膜办法，重点包含溅射镀膜 和真空蒸发镀膜。
A、溅射镀膜
溅射镀膜指的是利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子出现动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基板材料表面的技术。被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜材料的原材料，叫作为溅射靶材。
通常来讲，溅射靶材重点由靶坯、背板（或背管）等部分形成，其中，靶坯是高速离子束流轰击的目的材料，属于溅射靶材的核心部分，在溅射镀膜过程中，靶坯被离子撞击后，其表面原子被溅射飞散出来并沉积于基板上制成薄膜材料；因为溅射靶材需要安装在专用的设备内完成溅射过程，设备内部为高电压、高真空的工作环境，都数靶坯的材质较软或高脆性，不适合直接安装在设备内运用，因此呢，需与背板（或背管）绑定， 背板（或背管）重点起到固定溅射靶材的功效，且具备良好的导电、导热性能。
溅射镀膜的基本原理如下：
溅射镀膜工艺可重复性好、膜厚可掌控，可在大面积基板材料上得到厚度均匀的薄膜，所制备的薄膜具有纯度高、致密性好、与基板材料的结合力强等优点，已作为制备薄膜材料的重点技术之一，各样类型的溅射薄膜材料已得到广泛的应用，因此呢，对溅射靶材这一拥有高附加值的功能材料需要逐年增多，溅射靶材也已作为日前市场应用量最大的 PVD 镀膜材料。
溅射靶材的种类较多，即使相同材质的溅射靶材亦有区别的规格。根据区别的归类办法，可将溅射靶材分为区别的类别，重点归类状况如下：
B、真空蒸发镀膜
真空蒸发镀膜指的是在真空要求下，利用膜材加热安装（叫作为蒸发源）的热能，经过加热蒸发某种物质使其沉积在基板材料表面的一种沉积技术。被蒸发的物质是用真空蒸发镀膜法沉积薄膜材料的原材料，叫作之为蒸镀材料。
真空蒸发镀膜系统通常由三个部分组成：真空室、蒸发源或蒸发加热安装、安置基板及给基板加热安装。在真空中为了蒸发待沉积的材料，需要容器来支撑或盛装蒸发物，同期需要供给蒸发热使蒸发物达到足够高的温度以产生所需的蒸汽压。
真空蒸发镀膜的基本原理如下：
真空蒸发镀膜技术拥有简单便利、操作方便、成膜速度快等特点，是应用广泛的镀膜技术，重点应用于小尺寸基板材料的镀膜。
②CVD技术
CVD 技术是在高温下依靠化学反应、把含有形成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面出现化学反应生成薄膜材料的技术。
2、重点PVD 镀膜材料
（1）溅射靶材
溅射靶材是高速荷能粒子轰击的目的材料，拥有高纯度、高密度、多组元、晶粒均匀等特点，通常由靶坯和背板（或背管）构成。按运用的原材料材质区别，溅射靶材可分为金属/非金属单质靶材、合金靶材、化合物靶材等。
拥有表率性的溅射靶材制品如下：
溅射靶材应用于平板表示、光学元器件、节能玻璃、半导体、 太阳能电池等行业。表率性的溅射靶材图示如下：
合金靶材：
（2）蒸镀材料
采用区别的原材料、配方及工艺，迄今已开发出数百种蒸镀材料，部分重点制品说明如下：
蒸镀材料应用行业包含光学元器件、LED、平板表示和半导体分立器等。拥有表率性的蒸镀材料图示如下：
重点制品工艺流程
1、溅射靶材工艺流程
其中，重点工序的详细含义如下：
粉末冶炼：对原料粉末进行前期的气氛烧结，对原料粉末中气体含量进行掌控。
粉末混合：靶材有着独特的配方，需精确的掌控各组分的含量，并严格限制杂质含量，在粉末冶金的过程中，需要将各元素充分混合均匀，粒度分布均匀，防止污染，并要经过特殊工艺手段制备成混合型复合粉。
压制成型：采用粉末冶金工艺制备的靶材需要对粉体材料进行预压，使之作为中等密度生坯，其密度的均匀性和内部的缺陷影响着后期高温烧结的成品率。
气氛烧结：预压成型的生坯需要再经过一次或多次的高温烧结，按照区别材料选取区别的烧结温度曲线，并选取区别的烧结环境，如烧结气氛、烧结压力等，从而制备成高密度的靶坯。
塑性加工：金属坯锭需经过大幅度的塑性变形，以得到足够的长宽厚度尺寸，并使得内部晶粒进行足够的拉伸变形，从而在内部产生足够多的位错。 热处理：金属坯锭在经过大幅度的塑形变形后，按照区别的材料的特性选取热处理工艺，从而使金属材料出现重结晶，去除材料内应力。
超声探伤：靶坯加工完后需要采用超声波进行检测材料内部是不是有缺陷，靶坯与背板绑定完成后，需要采用水浸式超声波扫描仪进行粘结层的检测，检验粘结面积是不是达标。
机械加工：靶坯需要进行精细的机械成型加工，用于与靶坯复合运用的背板，因为承担与镀膜设备精确协同、承受高压水冷等功效，需要具备极高的尺寸精度与机械强度，加工难度较高，尤其是带内循环水路的背板，因为材质的特殊性，水路的密闭焊接非常困难，需要用到特种焊接工艺。
金属化：靶坯与背板在绑定之前，为加强靶材和靶材与焊料的金属润湿性能，需要进行焊合面的预处理，使之表面镀上一层过渡层。
绑定：大部分靶材因为材料的理学或化学性能受限，不可直接装机镀膜运用，需要采用金属焊料将靶坯与背板相互焊合连接，并且表面有效粘结率需要达到大于 95%的大面积焊合，全部过程需要在高温和高压下进行。
2、蒸镀材料工艺流程
其中，重点工序的详细含义如下：
混料：指配制好的原料经过机械混合达到均匀分散的加工工艺过程，是材料加工中最重要的生产工艺之一。
原料预处理：指将混和好的原料进行常温或高温处理，加强材料的纯度，细化颗粒的粒度，激发材料的反应活性，降低材料烧结温度。
成型：指将材料经过机械方式达到所需规格的加工工艺工程，是材料加工中最重要的生产工艺之一。
烧结：指材料在高温下，陶瓷生坯固体颗粒的相互键联，晶粒成长，空隙（气孔）和晶界渐趋减少，经过物质的传递，其总体积收缩，密度增多，最后作为拥有某种显微结构的致密多晶烧结体的过程，是材料加工中最重要的生产工艺之一。烧结方式重点有常压高温烧结、真空烧结、热压烧结、气氛烧结等。
镀膜检测：是在蒸镀材料生产完后，采用蒸发镀膜设备对材料的性能进行检测，检测制品性能指标是不是合格，是材料性能检测中重要的检测手段。
PVD 镀膜材料行业上下游产业链
PVD 镀膜材料产业链上下游关系如下：
2016 年全世界高纯溅射靶材市场规模约为 113.6 亿美元，其中平板表示（含触控屏）用靶材为 38.1 亿美元、半导体用靶材 11.9 亿美元、太阳能电池用靶材23.4 亿美元、记录媒介靶材 33.5 亿美元。到 2019 年，全世界高纯溅射靶材市场规模将超过 163 亿美元，年复合增长率达 13%。
PVD 镀膜材料下游应用行业概况
1、平板表示行业
PVD 镀膜材料在平板表示行业的应用
平板表示器重点包含液晶表示器（LCD）、等离子表示器（PDP）、有机发光二极管表示器（OLED）等，以及在 LCD 基本上发展起来的触控（TP）表示制品。
镀膜是现代平板表示产业的基本环节，为保准大面积膜层的均匀性，加强生产率和降低成本，几乎所有类型的平板表示器件都会运用海量的镀膜材料来形成各类功能薄膜，其所运用的 PVD 镀膜材料重点为溅射靶材，平板表示器的非常多性能如分辨率、透光率等都与溅射薄膜的性能密切关联。平板表示镀膜用溅射靶材重点品种有：钼靶、铝靶、铝合金靶、铬靶、铜靶、铜合金靶、硅靶、钛靶、铌靶和氧化铟锡（ITO）靶材等。
平板表示行业镀膜工艺示意图如下：
平板表示行业重点在表示面板和触控屏面板两个制品生产环节运用 PVD 镀膜材料。其中，平板表示面板的生产工艺中，玻璃基板要经太多次溅射镀膜形成ITO 玻璃，而后再经过镀膜，加工组装用于生产 LCD 面板、PDP 面板及 OLED面板等。触控屏的生产，则还需将 ITO 玻璃进行加工处理、经过镀膜形成电极，再与防护屏等部件组装加工而成。另外，为了实现平板表示制品的抗反射、消影等功能，还能够在镀膜环节中增多相应膜层的镀膜。
平板表示器拥有厚度薄、重量轻、低能耗、低辐射、无闪烁、寿命长等特点，符合人们对轻巧便携和节能环保的需求，已作为表示屏行业的主流。尤其是液晶表示器中的薄膜场效应晶体液晶表示器（TFT-LCD）因拥有画质优、对比度高、响应速度快等特点，被广泛应用于平板电视、手机、平板电脑、笔记本电脑等消费类电子制品，是日前主流平板表示制品。TFT-LCD 生产过程中，溅射靶材重点用于薄膜晶体管（TFT）和彩色滤光片（CF）的制备。
②触控屏市场
触控表示制品是平板表示行业应用行业的重要构成部分，而触控屏是触控表示制品的重要部件。触控屏是一种特殊传感器，是一个不运用键盘和鼠标做为输入设备与表示设备的人机交互界面，触控屏的显现，统一了触觉和视觉，使得人机交互更加直观和方便。触控屏最大市场需要重点来自智能手机和平板电脑，同期，车载表示和智能穿戴设备市场亦呈快速增长态势。近年来，随着智能手机、平板电脑、车载表示、智能穿戴及商场化信息查找系统等智能终端制品的普及推广，全世界触控表示制品和技术发展进步较快，产业规模持续提高。
触控屏的结构大致可分为两部分，分别是防护屏和触控模组。其中，触控模组镀膜所用的溅射靶材重点为 ITO、硅、钼、铝等，采用硅靶材反应溅射形成的二氧化硅膜则重点起增多玻璃与 ITO 膜的附着力和平整性、表面钝化和守护等功效；镀 MoAlMo（钼铝钼）膜后蚀刻重点起金属引线搭桥的功效。防护屏重点用于守护触控模组和表示屏免受损害，其拥有防刮耐磨、耐腐蚀、透光率高、反射率低、防油污及美观等功能，实现这些功能需要运用区别镀膜材料，重点为溅射靶材。
2、光学元器件行业
（1）光学元器件行业概况
光学元器件行业属于光学产业链的中游，与其密切关联的行业为光学材料生产行业及光电整机行业，其中光学材料生产行业处在光学元器件行业的上游，光电整机行业处在光学元器件行业的下游。
自从上世纪 90 年代末数字化带动光电应用制品快速发展后，光学元器件应用行业越来越广，从光学传感、照明、通信技术、能量检测、信息存储、传输、处理和表示，到现代的如生命科学、汽车、航空航天等行业的生产和应用，它存在于现代人每日生活和经济活动的大部分行业，常规的应用制品包含智能手机、车载镜头、安防监控设备、数码相机、光碟机、投影机等，高端的应用制品包含航空航天监测镜头、生物识别设备、生命科学中 DNA 测序等科研设备、医疗检测仪器镜头、半导体检测设备以及大视场投影镜头（如 IMAX）、3D 打印机等仪器设备所需的光学元器件及光学镜头。随着科技的进步和制造工艺的提高，智能手机、数码相机等电子制品逐步作为居民重要的消费制品，其更新换代的加快、制品周期的缩短带动了光学元器件行业的稳步发展。近些年来安防监控设备、车载镜头、航天航空行业的快速发展亦对光学元器件行业的增长起到了推动功效。
①智能手机应用市场
近年来，国内品牌手机实现大幅增长，带动了产业链上游的发展。随着智能手机的普及，摄像头已作为手机标配，而手机厂商在推出手机新品时亦会思虑在摄像头像素上更新升级，以迎合市场需要，摄像头高清化作为手机厂商必争之地。与此同期，智能手机、平板电脑配备摄像头和双摄像头的比例亦在快速提高。
智能手机的更新换代带动了光学元器件的持续发展，将来随着 3D 手势掌控和眼球跟踪等功能的持续开发，智能手机厂商将在新的机型中配置更加多摄像头以实现对以上功能的支持，对光学元器件的需要将进一步提高。
②安防监控应用市场
近年来我国出台多项政策逐步推进安全城市概念，高清化摄像头做为交管监控、侦查线索被广泛应用，视频监控市场逐步从一线城市扩大到二三线城市。
随着公共与个人安全越来越受到注重，视频监控市场的高速发展连续推动精细光学镜片需要的增长，在将来几年将继续维持高景气。
③车载镜头行业分析
随着全世界汽车销量的增长以及行车安全愈来愈受到人们的注重，车载摄像头市场进入快速增长时间。车载摄像头拥有广泛的应用空间，根据应用行业可分为行车辅助（行车记录仪、ADAS（高级驾驶辅助系统）与主动安全系统）、驻车辅助（全车环视）与车内人员监控，贯穿行驶到泊车的全过程，日前运用最多的是前视以及后视摄像头，随着 ADAS 系统渗透率加强以及人脸识别等技术运用于汽车电子行业，车内以及侧视摄像头将会得到进一步应用。
④航天航空行业
随着人们出行、旅游、拍摄等方面需要的不断增长，近年来军民融合概念的逐步深化，航天航空业得到较快发展，民用与军用无人机、雷达、空中交通工具均实现很强程度的增长，带动了航天航空用光学元器件的发展。《中国制造 2025》提出，要大力推动航空航天装备等重点行业突破发展。将来随着无人机等广泛应用于影视宣传航拍航摄、农林业植保、电力巡检、国家应急救援、物流物资运输、交通监察、环境监测等，航天航空用光学元器件有望迎来下一波快速发展。
（2）镀膜材料在光学元器件行业的应用
因为现代精细光学元件向功能集成化和高精度方向发展，光学元器件的分光光谱特性等需依靠光学镀膜实现，光学镀膜技术已作为光学元器件行业的关键技术之一，运用的 PVD 镀膜材料包含溅射靶材和蒸镀材料。
光学元器件镀膜指的是在光学元器件上或独立的基板材料上镀上一层或多层，乃至数百层的介电质膜、金属膜、介电质膜与金属膜构成的膜系，来改变光波传导的特性，包含光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。精细光学镀膜的偏振分光、减反射、光谱波长准确定位（一般在纳米级）等特性是日前其他技术难以替代的，因此光学镀膜技术是光学元器件加工的关键技术，其拥有较高的技术门槛，日前有效、高品质、低成本的批量化生产技术仍然仅有少许光学加工企业把握。
近年来，溅射镀膜等镀膜技术起始应用于光学镀膜，提高效率和良品率、降低成本效果显著，作为实现大批量生产精细光学元器件的重要技术。
将来受益于全世界及中国光学元器件行业与技术的发展，将对 PVD 镀膜材料的需要有着直接的拉动功效。
3、其他下游应用行业
（1）半导体行业
半导体产业重点由集成电路、半导体分立器件、光电器件和传感器等制品形成，其中集成电路是半导体产业最大的构成部分，也是溅射靶材重要应用行业。信息技术的飞速发展，需求集成电路的集成度越来越高，电路中单元器件尺寸持续缩小，元件尺寸由毫米级到微米级，再到纳米级。每一个单元器件内部由衬底、绝缘层、介质层、导体层及守护层等构成，其中，介质层、导体层乃至守护层都要用到溅射镀膜工艺，溅射靶材是制备集成电路的核心材料之一。
集成电路中所运用的薄膜制品包含电极互连线膜、阻挡层薄膜、接触薄膜、光刻薄膜、电容器电极膜、电阻薄膜等，运用的溅射靶材重点包含铝靶、钛靶、铜靶、钽靶、钨钛靶等。
（2）太阳能电池行业
太阳能光伏行业中，PVD 镀膜材料重点应用于太阳能电池。按太阳能电池的结构划分，可分为结晶硅和薄膜太阳能电池二大族群。日前，PVD 镀膜工艺重点在薄膜太阳能电池中运用，重点镀膜材料为溅射靶材。其中，较为常用的溅射靶材包含铝靶、铜靶、钼靶、铬靶以及 ITO 靶、AZO 靶（ Aluminum Zinc Oxide，氧化铝锌）等，纯度需求通常在 99.99%以上，其中，铝靶、铜靶用于导电层薄膜，钼靶、铬靶用于阻挡层薄膜，ITO 靶、AZO 靶用于透明导电层薄膜。
结晶硅技术长时间在太阳能电池产业中占据主流地位，因为其成本较高，业内始终经过提高电池转换效率、降低硅片切割厚度等技术来降低成本；与此同期，薄膜太阳能电池因其生产成本低、弱光性好（即在阴天发电能力强）、容易集成等优良，逐步受到行业关注并增长快速，将来薄膜太阳能电池市场占有率将逐步加强。
（3）磁记录媒介行业
光磁记录媒介重点包含光记录媒介与磁记录媒介两种，采用溅射镀膜工艺进行镀膜。其中，光记录媒介按照盘片的类别和功能区别，镀膜的需求亦区别，重复读写型盘片工艺最繁杂，需要镀三层膜，分别为反射层、介电层和记录层；其余盘片则只需镀反射层或半反射层。光记录媒介需求溅射靶材拥有良好的薄膜特性、溅镀效率、清净度、晶像均匀性和回收系统等特性。磁记录媒介需求溅射靶材拥有高纯度、低气体含量、细晶微结构、均匀的金相、高磁穿透和运用率、优异的电性与机械特性等。
（4）节能玻璃行业
日前，PVD 镀膜材料在节能玻璃行业重点应用于建筑节能玻璃及汽车镀膜玻璃这两个行业中，镀膜材料重点为溅射靶材。
溅射靶材在建筑节能行业重点用于低辐射镀膜玻璃（Low-E 玻璃），Low-E玻璃是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物构成的膜系制品，该制品对可见光有较高的透射率，对红外线（尤其是中远红外）有较高的反射率，拥有良好的隔热性能，能达到掌控阳光、节约能源、热量掌控调节及改善环境的功效，是日前全世界重点的建筑节能玻璃。
在汽车镀膜玻璃中，溅射靶材日前重点用于汽车前风窗玻璃上，汽车镀膜玻璃是采用溅射镀膜技术，在玻璃内表层镀上多层纳米级的金属膜，使太阳光的红外线有效的被反射，阻隔热能进入车身体，降低空调负荷，同期维持良好的透光性，保持视野的清晰，较好的处理了贴膜玻璃存在的缺陷。在欧美等发达国家，镀膜玻璃已做为中高档轿车的标准配置，随着我国人民生活水平的加强，汽车镀膜玻璃已得到越来越多汽车制造商和消费者的喜爱。
行业内重点企业
1、重点跨境企业
（1）世泰科
世泰科集团（H.C.Starck）1920 年于德国柏林成立，是一家国际跨境集团，总部位置于德国慕尼黑，世泰科致力于客户化的高性能金属与陶瓷粉末以及金属制品的开发与生产，其钽粉、钨粉、钽质溅射靶材以及镍铌制品全世界市场占有率排名前列，是拥有全世界领先技术的金属循环利用商。
世泰科特种材料（太仓）有限机构是世泰科在中国设立的从事新材料的子机构，成立于 2006 年 5 月 8 日，注册资本 1,392 万美元，经营范围：生产有色金属复合材料、新型合金材料、陶瓷材料、表面处理材料和电子助剂，营销机构自产制品并供给关联技术咨询和售后服务；从事本机构生产的同类制品的批发、进出口及佣金代理业务（拍卖除外）。
（2）贺利氏
贺利氏集团（Heraeus）成立于 1851 年，总部位置于德国哈瑙市，是国际著名的集贵金属化工制品开发、生产及营销服务的高科技跨境集团机构，重点从事贵金属材料与技术、齿科材料、石英玻璃、工业传感器和特种光源等高新技术行业，制品广泛服务于半导体行业，其中高纯石英和溅射靶材、蒸发材料应用于芯片制造、导电胶和键合丝应用于集成电路、分立器件和光电器件的封装。
上海贺利氏工业技术材料有限机构是贺利氏在中国设立的从事新材料的子机构，成立于 1994 年 9 月 19 日，注册资本 810 万美元，经营范围：回收利用、加工、生产铱粒，催化网，铂族（铂、铑、钯、钌、铱、锇）化合物，电子浆料，陶瓷颜料，铂金漏板，硬质合金轴承珠和微型刀具，铂铑热电偶丝和配件，实验室用铂金器皿，模压塑料/金属组体，用钛、铌、锆和钽制成的电极和耐腐管子管材，真空靶材，母合金颗粒，电路、零部件材料及钯、铑、铱、钌、锇、硅树脂、锗、铬、铟和锡材料，金属和陶瓷类义齿材料，营销自产制品。
（3）优美科
优美科集团（Umicore）是一家全世界材料科技集团，总部位置于比利时。优美科持有四大业务集团：催化、能源材料、高性能材料和回收。每一个业务集团又划分为以市场为导向的区别业务单位，这些业务单位供给走在技术发展前沿并且是平常生活所必需的材料和处理方法。优美科在全世界各大洲开展运营，客户群遍及全世界。优美科2014-2016年度的营销额分别是88.28亿欧元、104.42 亿欧元、110.86亿欧元。
优美科先导薄膜技术有限机构是优美科在中国设立的从事溅射靶材的子机构，于 2014 年 9 月 11 日在广东省清远市成立，注册资本为 14,000 万元，经营范围：在中国行业内研发、生产、绑定、营销和营销平板及旋转氧化铟锡（“ITO”）溅射靶材（“ITO”靶材）；为生产 ITO 靶材或蒸镀级 ITO，在中国行业内研发、生产、营销和营销以下中间品：氧化铟、氢氧化铟、ITO 粉末和 ITO 丸；在中国行业内回收 ITO 废靶、ITO 生产废料和运用 ITO 靶材产生的副制品；为金属套期保值和库存管理的目的营销铟。
北京优美科巨玻薄膜制品有限机构是优美科在中国设立的从事光学镀膜材料生产的子机构，成立于 1991 年 11 月 21 日，注册资本 54 万元，经营范围：生产光学镀膜材料和制品及其它薄膜镀膜材料和制品；营销自产制品等。
（4）普莱克斯
普莱克斯机构（Praxair）总部位置于美国，是世界最大的气体供应商之一，该机构最初创建于 1907 年，重点制品包含大气气体制品、生产气体制品以及表面技术制品。普莱克斯机构重点服务于航空航天、化工、医疗保健、金属生产、石油天然气、能源、电子等行业，其中其电子行业的重点制品包含电子设备、大气气体传送系统、溅射靶材等，其溅射靶材重点应用于电子及半导体行业。
2014-2016 年度，普莱克斯营销额分别为 122.73 亿美元、107.76 亿美元、105.34亿美元，其中溅射靶材所属的表面技术制品营销额分别为 6.79 亿美元、6.09 亿美元、5.96 亿美元。
（5）霍尼韦尔
霍尼韦尔国际机构（Honeywell International Inc.）成立于 1885 年，总部位置于美国，持有航空航天集团、自动化掌控系统集团以及特殊材料和技术集团三大业务分部。其中特殊材料和技术集团下属特性材料业务分部，重点制品之一电子原材料包含热界面材料、电子化学品、电子聚合物、贵金属热电偶、靶材、线圈组和金属材料等。霍尼韦尔的重点靶材包含钛铝靶、钛靶、铝靶、钽靶、铜靶等。
2014-2016 年度霍尼韦尔营销额分别为 403.06 亿美元，385.81 亿美元、393.02 亿美元，其中靶材所属的新材料营销额分别为 39.04 亿美元、35.10 亿美元、33.27亿美元。
（6）住友化学
住友化学株式会社（Sumitomo Chemical Company, Limited）成立于 1913 年，总部位置于日本，重点服务于石油化学、能源-功能材料、情报电子化学、健康-农业关联事业和医药五大行业。其中情报电子化学向 ICT 关联产业供给液晶表示器中运用的光学薄膜和彩色光阻剂，半导体制造过程中运用的光刻胶和高纯度药物，电子零部件和电动汽车所运用的超级工程塑料，以及锂离子二次电池用构件等各类制品。2014-2016 财年（上年 4 月 1 日至当年 3 月 31 日），住友化学营销额分别为 2.24 万亿日元，2.38 万亿日元、2.10 万亿元，其中溅射靶材所属的情报电子化学行业营销额分别为 3,623 亿日元、4,051 亿日元、4,091 亿日元。住友化学在国内设立的子机构中从事新材料关联业务的有住化电子材料科技（无锡）有限机构、住化电子材料科技（上海）有限机构、住化华北电子材料科技（北京）有限机构三家机构。
住化电子材料科技（无锡）有限机构成立于 2004 年 7 月 26 日，注册资本16,222.22 万美元，经营范围：研发、生产半导体、元器件专用材料、电子用高科技化学品、工程塑料、塑料板；并供给售后服务、技术服务；自有厂房租赁；从事以上制品的批发、零售、佣金代理及进出口业务，设备租赁。
住化电子材料科技（上海）有限机构成立于 2001 年 9 月 14 日，注册资本 777.78 万美元，经营范围：区内光学用多功能薄膜的生产加工及光学用多功能薄膜加工设备、器械（斜角剪切机、压力贴合机、半裁机、万能剪切机、重绕机）的制造，金属镓的精制、加工；应用于液晶面板及半导体前制程的溅射靶材与靶材衬底的贴合加工，以及其他相关液晶表示器用零部件的制造；营销自产制品等。
住化华北电子材料科技（北京）有限机构成立于 2009 年 11 月 16 日，注册资本 4,366.67 万美元。经营范围：生产 TFT-LCD 平板表示屏材料；TFT-LCD 平板表示屏材料的研发；技术咨询、技术服务；营销自产制品；TFT-LCD 平板表示屏材料、电子材料的批发、佣金代理（拍卖除外）、进出口业务。
（7）东曹
东曹株式会社（Tosoh Corporation）成立于 1935 年，总部位置于日本，其功能制品分部由有机化学制品、高机能材料制品、生命科学三部分构成，其中高机能材料制品重点包含电池材料、石英玻璃、分子筛、溅射靶材等。其溅射靶材经过在美国、日本、韩国和中国的生产基地生产，重点用于半导体、太阳能发电、平板表示器、磁记录媒介等行业。2014-2016 财年（上年 4 月 1 日至当年 3 月 31日）东曹营销额分别为 7,722.72 亿日元、8,096.84 亿日元、7,537.36 亿日元。
东曹达（上海）电子材料有限机构是东曹株式会社在中国设立的触及溅射靶材业务的子机构，成立于 2011 年 7 月 6 日，注册资本 100 万美元，经营范围：开发、生产、加工机电、电子、半导体、光能设备、关联材料制品（溅射靶材、石英）及以上关联制品零部件，营销机构自产制品，并供给仓储；同类商品（特定商品除外）的批发、进出口、佣金代理（拍卖除外）及关联制品售后技术、咨询等配套服务；电子材料科技行业内的技术研发、技术咨询、技术服务及技术转让业务。
（8）JX 金属
JX 金属株式会社（JX Nippon Mining & Metals Corporation）成立于 1992 年，为 JX 控股子机构。JX 控股总部位置于日本，重点有能源业务、石油天然气探测和生产业务、金属业务三大业务，其中金属业务为 JX 金属运营，JX 金属以铜为中心，致力开展从上游的资源研发、中游的金属冶炼至下游的电子材料加工、环保资源再生业务，重点制品包含铜箔、复合半导体、金属粉末、溅射靶材等，其中溅射靶材重点用于大规模集成电路、平板表示、相变光盘等。2014-2016 财年（上年 4 月 1 日至当年 3 月 31 日）JX 控股与金属业务关联的营销额分别为 10,391亿日元、11,560 亿日元和 10,497 亿日元。
（9）爱发科
日本爱发科真空技术株式会社（ULVAC,Inc.）成立于 1952 年，总部位置于日本，设有真空设备分部和真空应用分部，重点制品分为真空设备、真空组件和原材料三大类，其中原材料包含高性能材料和溅射靶材，其溅射靶材重点应用于平板显示、半导体、太阳能电池等行业，另外爱发科还能够生产 ITO 靶材。2014-2016财年（上年 7 月 1 日至当年 6 月 30 日），爱发科的营销额分别 1,738.78 亿日元、1,791.74 亿日元、1,924.37 亿日元，其中 2014、2015 财年溅射靶材所属的真空应用分部的营销额分别为 360.68 亿日元、315.33 亿日元、320.00 亿日元。
爱发科真空技术（苏州）有限机构是爱发科中国设立的触及溅射靶材业务的子机构，成立于 2003 年 7 月 8 日，注册资本为 3,450 万美元，经营范围重点是：液晶、半导体生产用安装，真空炉，真空关联安装、零部件的科研研发、生产、加工，营销其制品并供给售后服务。自有多余厂房出租（出租对象仅限于与本机构生产经营直接相关的或集团内部企业）；本机构生产制品的同类商品及原材料的批发、进出口、佣金代理（拍卖除外）及关联业务。
（10）三井矿业
三井矿业冶炼有限机构（Mitsui Mining & Smelting Co.,Ltd.）成立于 1950 年，主营业务包含工程材料、电子材料制造和营销，非铁金属加工、资源研发、贵金属回收、原材料关联事业，汽车配件制造和营销等。2014-2016 年度的营销额分别为 4,410.46 亿日元、4,732.74 亿日元、4,506.53 亿日元。其中 PVD 镀膜材料所属分部 2014、2015 年度的营销额分别为 1,366 亿日元、1,532 亿日元、1,440 亿日元。
（11）攀时
奥地利攀时集团（Plansee）成立于 1921 年，是专注于生产、加工与营销难熔金属钼与钨的供应商，攀时集团旗下包含三个业务群与一个控股机构：攀时高性能材料制造难熔金属部件、森拉天时制造硬质合金刀具、GTP 为集团供应钨精矿、Molymet 为集团供应钼精矿。
攀时运用铝、钛、锆、铬等金属与陶瓷材料生产溅射靶材与电弧阴极。攀时溅射靶材与电弧阴极的性能尤其之处：优异的材料纯度；极高的材料密度；极其精细的晶粒以及微观结构。2015 年度、2016 年度，攀时的营销额分别为 11.82亿欧元、21.68 亿欧元。
（12）佳能
佳能机构（Canon Inc.）1937 年创立，总部位置于日本东京，与美洲、欧洲、亚洲和大洋洲的各区域总部紧密联系，构筑了全世界化与本土化有机结合的经营体制。日前，佳能事业以光学技术为核心，涵盖了影像系统制品、办公制品以及产业设备等广泛行业。其中，产业设备及其他事业行业重点包含：数码印刷系统、生产型照片输出系统、业务用高速连续纸打印机、彩色标签/卡片打印机、眼科设备、安防监控摄像机、工业相机、半导体揭发设备、FPD（平板表示器）揭发设备、液晶表示屏制造设备、混合现实系统、3D 设备视觉系统、手持终端、元件、固晶体、真空镀膜设备等。2014-2016 年度佳能营销额分别是 37,272.52 亿日元、38,002.71 亿日元、34,014.87 亿日元。
（13）默克
德国默克集团（Merck）成立于 1668 年，默克包含医药健康、生命科学、高性能材料等事业部，其中高性能材料事业部包含多种特殊化学制品，如液晶表示屏、用于涂料和打扮品的效果颜料，或是电子行业的高新技术材料。2014-2016年度，默克营销额分别为 422.37 亿美元、394.98 亿美元和 398.07 亿美元。
2、国内重点 PVD 镀膜材料厂商
日前中国涌现了一批 PVD 镀膜材料行业的参与者，其中以有研亿金、江丰电子和阿石创拥有表率性；同期，隆华节能经过收购其他 PVD 镀膜材料厂商的股权介入 PVD 镀膜材料行业。有研亿金、江丰电子与隆华节能简介如下：
（1）有研亿金
有研亿金新材料有限机构为有研新材料股份有限机构（600206.SH）之全资子机构，成立于 2000 年 10 月，总部位置于北京，注册资本 20,000 万元，有研亿
金重点开发、生产、营销微电子光电子用薄膜新材料、生物医用新材料、贵金属材料及制品，并开展稀有及贵金属材料信息咨询、技术服务和套期保值等业务；重点制品包含高纯金属靶材、蒸镀材料、口腔正畸器具、医疗用介入支架和贵金属合金、化合物等，其靶材制品重点包含铝及其合金靶材、钛靶、铜靶、钽靶等。
（2）江丰电子
宁波江丰电子材料股份有限机构成立于 2005 年 4 月，注册资本 21,876.00万元。江丰电子主营业务为高纯溅射靶材的开发、生产和营销，重点制品为各样
高纯溅射靶材，包含铝靶、钛靶、钽靶、钨钛靶等，重点用于制备电子薄膜材料。
日前，江丰电子制品重点应用于半导体、太阳能电池及平板表示器等行业。
（3）隆华节能
洛阳隆华传热节能股份有限机构（300263，SZ）成立于 1995 年 7 月 5 日，于 2011 年 9 月 16 日在创业板上市，主营业务为热传节能制品、环保水处理制品及服务。隆华节能分别于 2015 年和 2016 年经过收购洛阳高新四丰电子材料有限机构和广西晶联光电材料有限责任机构介入 PVD 镀膜材料行业。四丰电子和晶联光电基本状况如下（资料来源：隆华节能定时报告及关联公告、国家企业信用信息公示系统）：
四丰电子成立于 2001 年 6 月，日前注册资本 7,000.00 万元，重点从事高纯金属及合金材料业务，制品以钼靶材为主。2015 年 1 月，隆华节能完成对四丰电子 100%的收购，并于 2016 年 2 月起将其纳入合并报表范围。
晶联光电成立于 2007 年 9 月，日前注册资本 8,453.5747 万元，重点从事氧化铟锡（ITO）靶材的开发、生产和营销；2016 年 8 月 24 日，隆华节能发布《关于对外投资的公告》，经过股权转让及增资方式持有晶联光电 70%股权。
国内竞争与前景
靶材隶属于成膜的材料类，成膜材料又分为：蒸发材料/溅射靶材等等形式，靶材的应用：
1 面板行业：便是一般所说的TFT-LCD还有OLED制程，国内的重点生厂商有BOE(京东方)/天马/华星等等；用到的靶材有：钼靶/铝靶/ITO靶/硅靶/硅铝等等 靶材生产厂家：攀时（奥地利），GFE,贺利士，梭莱（美国）等等，国内的的厂家介入较早的是隆华节能旗下的四丰电子;阿石创……
总结：这个行业呢此刻好的制程基本都是进口，由于进口的相针对国内的质量比较稳定，价格贵一点平摊下来亦显不出多贵来了。
2 半导体行业：半导体行业除了硅片的行业不消靶材以外，几乎每一个制程都要用到溅射镀膜机或说是每一个制程都要用来镀膜或是水镀或是PVD；会运用到的靶材有：金靶/银靶/铂金靶材/等等 运用靶材的机构：长电科技，中国电子,紫光，中芯国际，华微电子，顺络电子，东晶电子，泰晶科技，富士通/士兰微电以及各式各样的科研所等等等等，总之是太多太多 靶材机构：宁波江丰/有研新材/招金励福（上市排队中）/光阳化学（台湾机构，老板已然被台湾检方带走了，炒期货赔了N亿，阿石创
3 太阳能行业：太阳能行业仅限薄膜太阳能才可用到PVD镀膜，行业内最大的便是汉能了；然则汉能和他的全资子机构之间。。。。呵呵；所用的靶材：此刻已然发展到用铜铟镓硒的技术了；靶材生产厂商：赣州研创（台湾机构）/深圳欧莱等等等等 4 Low-e楼宇玻璃镀膜行业：前几年搞大跃进，这个行业是产能过剩行业，利润最低的机构，比很强的机构有信义玻璃/南玻A/耀皮玻璃/台玻；所用靶材：银靶/镍铬靶材/AZO（陶瓷靶）/硅铝等等 靶材厂：梭莱（美国）/安泰科技/招金励福（再排队）/阿石创 等等。
4、还有便是刀具镀膜/外观镀膜/柔性镀膜等等等等
其实咱们所能用的东西中非常多的都是要用来镀膜的。
附：光学镀膜技术与应用：薄膜及其特性讲解
附：真空镀膜材料
更加多举荐威兆半导体得到小米战略投资，主攻功率 MOSFET、IGBT美格智能拟定增6.04亿元投入5G+AIoT模组等项目技术前沿：设备视觉SLAM （附车载立体视觉应用的六大趋势）汽车自动驾驶产业链深度科研：AI加持，赋能自动驾驶广阔市场激光设备产业专题科研：激光锂电设备需要腾飞，精选细分行业龙头
