Các màng mỏng quang học giao thoa đầu tiên đã đ−ợc chế tạo bằng ph−ơng pháp bay hơi nhiệt điện trở trong chân không. Hiện nay ph−ơng pháp này vẫn đ ợc − sử dụng rộng rãi.
Quá trình bay hơi thực hiện trong buồng chân không với áp suất khí khoảng 10-5 đến 10-6 Torr. Vật liệu tạo màng đ−ợc đặt trong nồi chứa bằng vật liệu khó nóng chảy. Bộ nung nhiệt điện trở nung nóng vật liệu tạo màng (bằng dẫn nhiệt hoặc bằng bức xạ nhiệt) tới nhiệt độ hoá hơi. Hơi vật liệu bay lên sẽ lắng đọng trên bề mặt của linh kiện quang đặt trong buồng chân không.
Nồi chứa vật liệu có thể chế tạo bằng kim loại khó nóng chảy hoặc bằng gốm chịu nhiệt. Trong ph−ơng pháp nung nóng gián tiếp, bộ nung nhiệt không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu tạo màng. Bộ nung nóng bằng sơi đốt wolfram có thể đặt phía trên nồi chứa vật liệu để nung nóng vật liệu bằng bức xạ nhiệt, hoặc bộ nung đ−ợc cuộn xung quanh nồi chứa vật liệu để nung bằng dẫn nhiệt. Trong ph−ơng pháp nung nóng trực tiếp, nồi chứa vật liệu đồng thời là bộ nung nhiệt điện trở đ−ợc làm
bằng kim loại khó nóng chảy. Các vật liệu th−ờng đ−ợc sử dụng làm nồi chứa là: wonfram, tantal, molypden, platin.
Hiện nay ph−ơng pháp nung nóng bằng chùm tia điện tử đ−ợc sử dụng rất phổ biến. Chùm tia điện tử phát ra từ nguồn phát xạ điện tử đ−ợc gia tốc bởi điện áp 5ữ15kV và hội tụ thành một điểm nhỏ trên bề mặt vật liệu trong nồi chứa. Nhiệt độ tại điểm hội tụ có thể đạt trên 25000C, cho phép bay hơi hầu hết các các oxyt kim loại khó nóng chảy và các vật liệu khó nóng chảy khác.
1.4.2. Ph−ơng pháp phún xạ (sputtering)
Bề mặt vật liệu tạo màng (th−ờng đ−ợc gọi là bia) bị bắn phá bởi các ion khí trơ (argon, neon,..) hoặc các ion và nguyên tử khác. Sự va chạm giữa các ion với bề mặt bia làm bật (phún xạ) nguyên tử vật liệu ra khỏi bề mặt, tạo thành chùm hơi vật liệu lắng đọng trên bề mặt chi tiết quang.
Ph−ơng pháp phún xạ có một số cấu hình cụ thể sau:
• Phún xạ điện áp một chiều DC kiểu diode. Hai điện cực đặt trong buồng chân không đ ợc nối với nguồn điện− áp cao một chiều. Điện cực âm cũng đồng thời là bia phún xạ-vật liệu tạo màng. Nhờ điện áp cao và áp suất khí thích hợp, giữa hai điện cực hình thành plasma với các ion khí d−ơng và điện tử. D−ới tác dụng của điện tr ờng, các ion d− −ơng đ−ợc gia tốc bắn phá lên điện cực âm (bia), làm phún xạ vật liệu tạo màng. Kiểu phún xạ này chỉ áp dụng đ−ợc cho bia làm bằng vật liệu dẫn điện.
• Phún xạ cao tần (RF). Một điện áp cao với tần số khoảng 13MHz đ−ợc đặt vào hai điện cực thay cho điện áp một chiều của kiểu phún xạ diode một chiều. Kiểu phún xạ cao tần cho phép phún xạ bia vật liệu không dẫn điện và bia dẫn điện.
• Phún xạ magnetron. Từ tr−ờng và điện tr ờng một chiều với cấu hình đặc − biệt đ−ợc tạo ra tại lân cận bề mặt bia. Kết cấu này cho phép giam các điện tử của plasma trong quĩ đạo chuyển động khép kín lân cận bề mặt bia. So với phún xạ diode, phún xạ magnetron có một số −u điểm sau: có thể hoạt động ở áp suất khí thấp hơn nên vi cấu trúc của màng mỏng tốt hơn; tốc độ
tạo lắng đọng màng cao hơn; hạn chế tăng cao nhiệt độ đế gây ra bởi sự bắn phá của các điện tử lên bề mặt đế.
• Phún xạ chùm ion IBS (Ion Beam Sputtering). Quá trình phún xạ vật liệu tạo màng đ−ợc thực hiện nhờ một nguồn ion năng l−ợng cao (khoảng 1keV-2keV) phát ra các ion khí trơ bắn vào bia. Nhờ có năng l−ợng cao nguyên tử vật liệu phún xạ lắng đọng trên đế thành màng mỏng quang học có mật độ xếp chặt khá cao, vi cấu trúc rất hoàn hảo. Đây là ph−ơng pháp th−ờng đ−ợc sử dụng để chế tạo màng mỏng quang học có hệ số hấp thụ và hệ số tán xạ rất nhỏ dùng làm g−ơng laser công suất lớn. Tuy nhiên vì tốc độ lắng đọng màng rất thấp, cộng với chi phí vận hành cao cho nguồn ion nên ph−ơng pháp IBS ít đ−ợc áp dụng để chế tạo các màng mỏng quang học thông th−ờng.