作者简介： 笑天【光学薄膜前沿金属薄膜编辑、毕业与吉林大学】
金属薄膜的现状及前景
随着工业的发展，金属薄膜已经广泛应用于社会生产生活中，如：糖果包装、药品胶囊包装、佛像贴金、以及宫殿装饰等等。在光学薄膜领域，金属薄膜材料以其高反、截止带宽、中性好、偏振效应好等特点被应用于高反射膜、分光片、滤光片的制备。比如：常选用消光系数/折射率值较大的铝(Al)、铬(Cr)做金属分光镜、选用反射率较高的铝(Al)、银(Ag)、金(Au)等作为高反射膜。不可避免的，金属薄膜也有因其自身特性所决定吸收稍大、机械强度较低的缺陷，极大的限制了其的应用范围。
金属薄膜的光学特性及应用
金属薄膜与普通介质薄膜不同，金属薄膜为复折射率N=n-ik，其常存在吸收。n和k分别称为折射率和消光系数，金属膜的复折射率N取决于取决于它的电子结构，当电子吸收光子能量之后，便产生带外跃迁以及带内跃迁。因此，薄膜的反射率与吸收率在不同的波段上表现出不同的性质。
几种常见金属的反射率与吸收率随波长的变化
金属条件的制备条件如何?
由于不同金属的金属薄膜的附着力、机械强度、熔点等物理性质，以及氧化性、稳定性等化学性质不同，不同的金属薄膜在制备条件及方法也不同。金属膜的制备主要是真空淀积技术、溅射、RF离子镀等。真空淀积技术主要包括物理气相淀积(PVD)与化学气相淀积(CVD)等。目前在金属薄膜的制备过程中用到的物理气相淀积技术主要有电阻热蒸发法、电子束加热蒸发法、离子辅助淀积。溅射方法主要有阴极溅射、三级溅射、高频溅射、磁控溅射、离子束溅射、反映溅射等等。下来就几种常用的金属薄膜制备条件做一介绍：
1) 铝(AL)
铝膜对基板的附着能力强，机械强度和化学稳定性都比较好，广泛用作反射膜。
制备条件：常采用热蒸发淀积技术，高纯铝(99%)在高真空中快速蒸发，基板温度小于50℃。
2) 银(Ag)
适用于可见光区和红外波段，具有很高的反射率;R=99%(红外)，R=95%(可见)，红外光区反射率很低。
制备条件：高真空，快蒸发，低的基板温度。Ag膜与基板的附着力较差，需要有保护膜，通常Ag和Al2O3具有很强的附着力，需要在基板与Ag膜间镀一层Al2O3膜。
3)金(Au)
在红外波段有和Ag膜差不多的折射率，用作红外反射镜，新镀的Au膜，质软，大约一周以后金属牢固度趋于稳定，膜层牢固度也趋于稳定;
制备条件：高真空，蒸发速率为30—50 A/s,基板温度为100—150℃，需要在基板先打底，以Al2O3,Gr或Ti膜作为底层，通常用Bi2O3或ThF4等作为保护膜，以提高强度;
4)铬(Cr)
Cr膜在可见光区都有良好的中性，膜能非常牢固，常用作中性衰减膜;
制备条件：真空度为1*10^-2~2*10^-4Pa,淀积速率95—300 A/s,基板温度生高，反射率增大，淀积在基板上的Cr膜，其反射率比室温淀积的高20%。
版权归原作者所有，作者：光学薄膜前沿平台 金属薄膜部 笑天，毕业于吉林大学光学系
