氟化钙密度（氟化物介绍）

氟化钙密度(氟化物介绍)

大多数氟化物薄膜材料具有低熔点。氟化物薄膜一般折射率较低，所以常被用作减反射膜。氟化物薄膜材料的另一个特点是从紫外到红外高度透明(CeF3除外，其透明带为300nm ~ 5 μm)，因此在紫外区的应用也具有特殊的价值。除特殊工艺制备的氟化物薄膜外，其机械强度较差。而且耐湿性不好(高温镀MgF2除外)。稀土氟化物薄膜的研究大约是在40年前。一些文章给出了镧、铈和钕氟化物薄膜在200～2000n m光谱区的折射率和消光系数值。Black和Wales列出了许多在红外区有用的材料，然而，还有许多适用的氟化物薄膜材料没有包括在内。Pulker列出的材料更全面，然而，在红外区给出的数据点很少。一些文章给出了一些氟化物薄膜的折射率数据，延伸到10μm的波长。这些文件也没有给出许多氟化物的蒸发参数和过程。氟化钍(ThF4)是用于10μm波长区域的薄膜的非常宽的低折射率材料，因为它具有足够低的吸收率和适当的耐久性。因为是β射线发射体，其粉尘对肺组织有害，所以应用受到限制。关于这种低折射率替代材料的研究已经做了很多工作，但发表的成果很少。中诺新材料(北京)科技有限公司

蒸发氟化物膜最常用的方法是电阻加热和电子束加热。氟化物在蒸发过程中不易分解。近年来，人们认识到蒸发技术和特殊的沉积参数对薄膜的微观结构有明显的影响。特殊工艺制备的氟化物薄膜在某些方面有所改进。

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AlF3:在低电子束功率下，这种蒸发材料表面光滑，不飞溅。蒸发过程中，真空室空压力不断下降，说明没有挥发物和水蒸气逸出。它对基材具有优异的粘附性和透明性。这种材料的折射率最低(在表中给出的氟化物中)。在波长为400纳米时，透射率损失约为2%。是薄膜中氟含量不足造成的。在150nm厚的AlF3膜中可以检测到这种氟含量不足，并且可以预期当膜的所需厚度是紫外区厚度的十分之一时，这种氟含量不足将不会被检测到。与以前的工作相比，在电子束沉积的AlF3薄膜中没有发现水汽吸收带。AlF3薄膜在可见光区的折射率为1.34。文献报道的AlF3薄膜的折射率为1.385 5%，超过了体AlF3薄膜的折射率。对于高能应用，尽管AlF3薄膜在10μm区域的吸收略高于预期，但是AlF3薄膜在红外区域的应用是有希望的。实验表明，AlF3薄膜的耐久性和附着力优异。在紫外区，人们发现AlF3薄膜可以应用于高能激光涂层，其波长可以短于250nm。

BaF2:分子量175.3，密度4.83，熔点1280℃，10-2Pa 空下蒸发温度700℃。钼舟加热可用于蒸发。电子束加热蒸发制备的薄膜效果良好。氟化钡在0.25~15μm的宽光谱范围内有很低的吸收值，其透明区为0.19~13μm，折射率为1.2~1.47。通过蒸发制备的典型BaF2薄膜具有吸湿性和低堆积密度。低能离子辅助沉积可以提高BaF2薄膜的机械稳定性和堆积密度。因此，BaF2薄膜可以作为一种低折射率的光学薄膜材料，应用于从紫外到远红外的宽光谱范围。由于其相对低的光吸收和对10.6μm强激光辐射的高损伤阈值，它也可用作高功率CO2激光器(λ=10.6μm)的涂层。

Bi:分子量266，密度5.32，7.912，8.75，熔点727℃，649℃，沸点900℃，10-2Pa真空蒸发温度300℃。薄膜的透明区为260nm～20 μm，折射率为1.74。它可以在石墨坩埚中加热蒸发。BiF3薄膜在5.0μm、3.8μm、2.8μm和1.06μm等更短的激光波长下具有较低的吸收，不仅可以作为窗口材料，在多层膜设计中也有很大的应用价值。BiF3可用作红外区的低折射率材料和可见光谱区的高折射率材料。

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CaF2:分子量78.08，密度3.18，熔点1360℃，沸点2500℃，在10-2Pa 空下蒸发温度1100℃。钽、钼、钨舟或线圈可用于蒸发，或应时坩埚可用于蒸发。氟化钙薄膜的透明区域为150 nm ~ 12 μ m。

ce F3:550nm处折射率约为1.63，可用钨舟蒸发。

DyF3:这种材料加热，然后熔化。在熔化状态下既没有飞溅也没有除气。在蒸发过程中，材料的表面是光滑的。DyF3膜对ZnS、玻璃和锗衬底具有良好的粘附性，但它是一种软膜。摩擦试验后，DyF3薄膜在可见光区的吸收带被破坏，这是该材料应用的一个难点。事实上，在2000nm以上的红外区域使用是不可能的。

Hf4:这种材料在预熔加热过程中出气强烈，预热过程需要12分钟左右才能使出气和飞溅达到允许水平。在预熔过程中，真空室空的压力从6.6×10-3Pa上升到4.7×10-2Pa。可以观察到沉积在衬底上的Hf4膜具有严重的飞溅，使得飞溅可以达到可应用的水平。需要将蒸发速率降低到0.6nm/s，这表明HfF4需要进一步的预处理。HfF4薄膜在所有基底上都具有优异的粘附性和透明性。厚度为1900nm的HfF4薄膜似乎不存在氟含量不足的问题。放大后，观察到锗衬底上的HfF4膜比ZrF4膜具有更细的颗粒。然而，由于溅射，在HfF4膜中存在大范围的溅射点。HfF4薄膜无色透明，应力低。减少HfF4溅射的研究正在进行中。HfF4可以适合于通过具有挡板箱的电阻加热源进行蒸发，挡板箱可以阻挡由蒸发源发射的粒子。

LaF3:透明带为220nm~2μm，550nm处折射率为1.59。可以用钨舟蒸发。

LiF:分子量25.94，密度2.64，熔点870℃，沸点1680℃，10-2Pa 空下蒸发温度1180℃。可以用镍、钼、钽、钨的舟加热蒸发，也可以用Al2O3的坩埚加热蒸发，电子束加热蒸发效果更好。LiF在紫外区具有高透明度。其在550纳米处的折射率为1.36 ~ 1.37。LiF薄膜的折射率随时间而变化，并且随着薄膜厚度的增加而变得不均匀。LiF膜的机械性能差，并且是吸湿性的。

MgF2:最常用的氟化物，在基材加热到250℃以上后变硬，耐磨性好。透明带为210nm~10μm，折射率为1.38。非常适合做单层增透膜，也可以和其他材料一起作为低折射率材料镀制多层滤光片。镀好的MgF2可以用钽舟或电子枪蒸发，稍微熔化后就会蒸发，蒸发时偶尔会飞溅。原因是部分物质(特别是表面或靠近外围与外界接触的部分)被氧化成MgO，MgO的熔点高于MgF2，MgF2蒸发时会喷出MgO。解决办法是保持坩埚清洁，不要在高温下充氧气或空气体。MgF2材料的纯度要高，颗粒不能太小。如果涂层后材料边缘有白雾，应将其刮掉。

Na3AlF6(冰晶石):与Na5Al3F14相似，折射率约为1.35，透明带从200 nm到14微米，可用钽舟蒸发。它通常与硫化锌一起用于制作各种过滤器。一是因为两者的折射率相差很大，所以在设计上可以减少膜层的数量；一个是拉应力，一个是压应力，镀后的滤网应力很小。唯一需要注意的是两者的防潮性都比较差，电镀后需要用胶水密封。

NdF3:这种材料蒸发平稳，只有少量的出气和飞溅。NdF3膜有很强的吸水带，在10μm m附近的吸收高于其他氟化物，NdF3膜是一种软膜，摩擦试验后发生破裂，所以这种材料不适合红外镀膜。

PbF2:是一种高折射率的氟化物材料，分子量245.2，密度8.24，熔点855℃，沸点1290℃，在10-2Pa 空下蒸发温度850℃。可以用Al2O3坩埚、钨、铂、钼舟、电子束或激光加热蒸发。2.05(550nm，衬底温度200℃)；1.7(1μm).PbF2薄膜可以表现出不同厚度的压应力和拉应力。这种物质有毒，可溶于硝酸。氟化铅薄膜是红外光学薄膜的低折射率材料，但也可用作紫外和可见光谱区的高折射率材料。与其他氟化物相比，它具有较宽的光谱透射范围和较高的堆积密度，因此是一种非常有用的材料。

ThF4:透明带为200nm~15μm，通过钽舟或电子束蒸发，性能良好，折射率为1.51。该薄膜具有优异的性能，适用于紫外到红外波段的匹配薄膜。可惜Th是放射性元素，现在已经很少用了。

ZrF4:这种膜材料用电子束预热只需要2分钟左右，有一点出气现象。这种材料是升华的，以2 nm/s的速率蒸发时有少许的出气和喷溅现象，当ZrF4薄膜的沉积厚度达到2000nm时，其沉积速率可以一直保持恒定。锗衬底上的ZrF4薄膜呈颗粒状。还有一些溅水点。它的微观结构相当粗糙。ZrF4薄膜对ZnS、Ge和玻璃衬底有很好的附着力。该膜无色、透明且无应力。对厚度为1940nm的ZrF4薄膜的测量表明，其在400nm处的透射率损失约为1%，这表明氟。当暴露于环境大气中时，在其膜组成中具有比标准化学计量损失小的损失的ZrF4膜没有机械敏感性。它在10 μ m的透射率