【中玻網(wǎng)】采用磁控濺射法生產(chǎn)離線低輻射（Low-E）鍍膜玻璃，產(chǎn)品質(zhì)量依賴于膜層結構和工藝參數(shù)的調(diào)整。單銀Low-E膜系結構簡單，膜層材料少，工藝人員憑借長期總結的經(jīng)驗，不需要依賴軟件模擬就可以調(diào)試出光學性能符合要求的產(chǎn)品。隨著人們節(jié)能意識和節(jié)能要求的提升，雙銀甚至三銀Low-E開始逐步取代單銀成為新一代中、高等建筑幕墻使用的節(jié)能玻璃產(chǎn)品。但雙銀和三銀產(chǎn)品的膜系復雜，并且還伴隨有膜層不均勻、大角度色差等問題，調(diào)試過程不能單靠經(jīng)驗，需要借助于軟件模擬對膜層結構和工藝參數(shù)調(diào)試提供指導，而軟件模擬的前提是建立準確的材料光學常數(shù)數(shù)據(jù)庫。隨著材料科學和真空濺射等技術的發(fā)展，不僅對于雙銀和三銀Low-E產(chǎn)品，更對于其他一些高附加值的特殊光學薄膜而言，準確提取膜層材料的光學常數(shù)都將起著關鍵性的作用。

　　提取光學常數(shù)的方法原理

　　光學常數(shù)的測量和提取方法有很多種[1]，如光切法、波導法、光譜法、橢圓偏振法等。其中光譜擬合法能同時得出薄膜厚度和光學常數(shù)，再加上該方法對膜層的非破壞性，因此成為薄膜光學常數(shù)提取的主要方法。本文即是采用這種方法對低輻射玻璃膜層所用介質(zhì)材料SixNy和ZnAlOx的光學常數(shù)進行提取。

　　光譜法的理論基礎是薄膜干涉。當光束照射到平行平面薄膜上時，在薄膜的上下表面發(fā)生多次反射[2]，因而產(chǎn)生一組反射光束和一組透射光束，如圖1所示。這些光束形成干涉效應，終影響薄膜的反射率和透射率。不同薄膜材料的特性不同，反射率和透射率值的大小不同。通過數(shù)學推導并結合麥克斯韋電磁場理論，可得到反射率和透射率與入射角、波長、膜厚、折射率之間的關系式。式1所示即為單層薄膜反射率的函數(shù)關系式，其中no、n和ng分別為入射介質(zhì)、膜層和基片折射率。由該式可看出，在設定波長范圍，固定入射角的條件下，反射率和透射率與薄膜的厚度（d）和光學常數(shù)（n）有著對應的關系，這就是光譜法提取光學常數(shù)的原理，該方法同時也可以得到薄膜的厚度。

　　另外，準確計算反射率和透射率，還要考慮色散現(xiàn)象。即材料的折射率隨波長的變化關系。這與不同材料的晶體結構、能態(tài)結構等相關[3]。光學和材料學領域的學者結合電磁學理論、經(jīng)典物理學的偶較震蕩理論、材料本身的電子躍遷及量子理論，總結并改進得到了許多模型[4-6]來描述不同類型材料的色散現(xiàn)象。例如Lorentz oscillator模型，Interband transitions模型，Drude模型等。

　　本文使用code薄膜設計軟件進行模擬，根據(jù)軟件自身所帶的材料模型種類以及SixNy和ZnAlOx的光學特性，在380～2500nm范圍內(nèi)，均為其選擇Dieletric Background+Kim Oscillator+OJL Interband Transition的模型組合。在完成構建材料模型和膜系結構之后，以實測光譜數(shù)據(jù)為標準曲線進行光譜擬合，從而提取光學常數(shù)和膜厚，通過比較擬合膜厚值與實測膜厚值來驗證所提取光學常數(shù)的準確性。

　　樣片制備

　　樣片制備在沙河某條北玻SE2540磁控濺射鍍膜生產(chǎn)線上完成。玻璃基片均采用南玻6mm白玻。使用1000mm×2440mm的半大片鍍膜，然后裁去邊緣，取中間部分裁成100mm×100mm小樣片以便實驗室測試。為了使后續(xù)的擬合效果更加準確，單層膜的厚度鍍制得比較厚，約為200～400nm。為了達到此厚度范圍，濺射時設置較低的工藝走速，且多靶同開，往復多次鍍膜。