的用途不少于4例
【篇一：简述薄膜材料的特征,举例说明薄膜材料的用途
(不少于4例)】
第四章薄膜材料与工艺 1、电子封装中至关重要的膜材料及膜技术1.1 薄膜和厚膜 1.2 1.3成膜方法 1.4 电路图形的形成方法 1.5 膜材料 2、薄膜材料2.1 导体薄膜材料 2.2 电阻薄膜材料 2.3 介质薄膜材料 2.4 功能薄膜材料 1、电子封装工程中至关重要的膜材料及膜技术 薄膜和厚膜电子封装过程中膜材料与膜技术的出现及发展，源于 与电器、电子装臵设备向高性能、多功能、高速度方向发展及 信息处理能力的急速提高 系统的大规模、大容量及大型化 要求构成系统的装臵、部件、材料等轻、薄、短、小化 晶体管普及之前 真空电子管的板极、栅极、灯丝等为块体材料，电子管插在管 座上由导管连接，当时并无膜可言 20世纪60年代，出现薄膜制备技术 在纸、塑料、陶瓷上涂刷乃至真空蒸镀、溅射金属膜，用以形 成小型元器件及电路等 进入晶体管时代 从半导体元件、微小型电路到大规模集成电路，膜技术便成为 整套工艺中的核心与关键。
1、电子封装工程中至关重要的膜材料及膜技术 薄膜和厚膜与三维块体材料比较：一般地，膜厚度很小，可看作二维 膜又有薄膜和厚膜之分 经典分类： 制作方法分类：块体材料制作的（如经轧制、锤打、碾压等）——厚膜 膜的构成物一层层堆积而成——薄膜。
Ａｌ特点 Ｓｉ基ＩＣ常用导体材料 与作为ＩＣ保护膜的ＳｉＯ 间的附着力大对于ｐ型及ｎ型Ｓｉ都可以形成欧姆接触 可进行引线键合 电气特性及物理特性等也比较合适 价格便宜 作为ＩＣ用的导体普遍采用 随环境、气氛温度上升，Ａｌ与Ａｕ发生相互作用，生成金属间化合物，致使接触电阻增加，进而发生接触不良 当Ａｌ中通过高密度电流时，向正极方向会发生Ａｌ的迁移， 即所谓电迁移 在５００以上，Ａｌ会浸入下部的介电体中 在ＭＯＳ元件中难以使用 尽管Ａｌ的电阻率低，与Ａｕ不相上下，但由于与水蒸气及氧 等发生反应，其电阻值会慢慢升高。
al与au会形成化合物al端子与au线系统在300下放置2～3ｈ，或者使气氛温度升高 到大约４５０，其间的相互作用会迅速发生，致使键合部位的 电阻升高 此时，上、下层直接接触，au、al之间形
成脆、弱aual al等反应扩散层。造成键合不良采用au－au组合或al－al组合。在au、al层间设置pd、pt等中 间层，可防止反应扩散发生，形成稳定的膜结构 存在电迁移al导体中流过电流密度超过10 或多或少地发生电迁移现象气氛温度上升，电迁移加速，短时间内即可引起断线 al导体膜在大约300长时间放置，会发生“竹节化”，即 出现结晶化的节状部分和较瘦的杆状部分 进一步在500以上放置，al会浸入到下层的sio 中，引起si基板上的ic短路 因此，使用al布线的ＭＯＳ器件，必须兼顾到附着力、临界电压、氧化膜的稳定性、价格等各种因素，对材料进行选择。
Ａｌ－Ｔｉ系１００～１５０即形成Ａｌ与Ｔｉ的化合物，使膜层阻 值增加 成膜后造成膜异常的主要原因一是由于严重的热失配，存在过剩应力状态，膜层从通常 的基板或者Ｓｉ、ＳｉＯ 膜表面剥离，造成电路断线二是由于物质的扩散迁移引起，其中包括电迁移、热扩散、 克根达耳效应、反应扩散等。
造成物质扩散迁移的外因有高电流密度 高温度 大的温度梯度 接触电阻等， 特别是几个因素联合作用时，效果更明显 造成物质扩散迁移的内因有构成物质的体系 晶粒度 内部缺陷 Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ系电流密度高，造成膜内晶粒不断长大，即自发热效应与热 处理具有同样的效果 通常情况下，导体温度上升会加速组元之间的相互扩散， 形成反应扩散产物，造成机械强度下降及电阻升高等，反 过来又造成温度升高，恶性循环，急速造成破坏 如超过１０ 的高电流密度是造成导体劣化的主要机制之一 该机制是：导体中大量较高能量的传导电子对原子的动量传递 作用，使其向阳极方向迁移 当原子从导体中的某一位臵离开时，会在该位臵留下空位 空位浓度取决于某一场所空位流入量加上产生量与流出量之差。
若此差值为正，则造成空位积蓄，空位积蓄意味着导体的劣化。 克根达耳效应由于扩散组元之间自扩散系数不同引起的 自扩散系数大的组元的扩散通量大，自扩散系数小的组元 的扩散通量小 随扩散进行，若导体宏观收缩不完全，则原来自扩散系数 大的组元含量高的场所，将有净空位积累，从而引起导体 物质迁移容易沿晶界进行——物质的迁移与其微观结构关系很密切 温度不是很高，晶界扩散系数比体扩散系数大得多。膜层 中大量存在有晶界，晶界中离子的活动性与各个晶粒的晶 体学取向有关，特别是当许多晶粒的晶体学取向不一致时， 易于离子迁移 晶粒取向与外加电场之间的角度，因场所不同而异，因此 离子的迁移率在各处都不相同，离子沿晶界的
传输量因位 置不同而异 当传导电子从大晶粒一侧向小晶粒一侧移动时，由于界面 处也发生离子的迁移，因而引起小晶粒一侧空位的积蓄等 平均故障时间ＭＴＦ与微观的结构因子数相关，特别是导体的长度与宽度、平均粒径与粒径分布、晶体学取向、晶界特性等 影响很大 为了增加ＭＴＦ，在条件允许的情况下应尽量采取如下措施：减小导体长度 增加导体膜的宽度与厚度 减小ＭＴＦ的标准偏差 增加膜层的平均粒度等。 相关热词搜索：
篇一：薄膜制备及发光特性的研究综述 《薄膜技术》课程论文题目：
磁控溅射技术在稀土离子掺杂zno 薄膜的制备中的应用 姓名：何仕楠
学号：1511082678
专业：电子与通信工程 目录 1引
言 ........................................................................................................................................ 3 2 磁控溅射技
术 ....................................................................................................................... 3 2.1磁控溅射原
理 ................................................................................................................. 3
........................................................................ 5 2.3磁控溅射技术特
点 ......................................................................................................... 6
3 磁控溅射技术制备稀土离子掺杂zno薄
膜....................................................................... 6 3.1 掺杂方
式 .......................................................................................... 错误！未定义书签。
3.1.1单稀土元素掺
杂 ............................................................................ 错误！未定义书签。
3.1.2共掺
杂 ............................................................................................ 错误！未定义书签。
3.2 衬底材料对不同稀土离子掺杂zno薄膜的影响............................................................ 6 3.2.1衬底材料er3+/yb3+对掺杂的薄膜的影响 .................................................................... 7 3.2.2衬底材料对 zno:eu3+薄膜发光性能的影响 .............................................................. 7 3.3不同稀土离子掺杂zno薄膜的发光性
能......................................................................... 9
4 ........................................................................................................................................9 参考文
献 ................................................................................................................................. 10
磁控溅射技术在稀土离子掺杂zno 薄膜的制备中的应用
摘要： 稀土离子掺杂zno薄膜具有优良的光电性能优势，在光电器件、压电器件、表面声波器件等领域具有广泛的应用前景。本文从制备稀土离子掺杂zno薄膜的原理、生长机制等详细介绍了磁控溅射技术,对制备方法和稀土掺杂zno薄膜的应用及前景进行综述。 1引言
今年来，各种新的成膜方法不断涌现，成膜质量也得到大大改善。其中,磁控溅射法具有沉积速率高,成膜质量好,可以抑制固相扩散等优点,得到了广泛的应用。此种方法制备的薄膜范围较广，磁控溅射技术的快速发展是始于1974年，j.chapin提出了平衡磁控溅射原理，解决了溅射镀膜中的两大难题，即低温和高速溅射镀膜。磁控溅射技术的应用领域在20世纪80年代后得到极大的扩展。磁控溅射技术作为一种非常有效的薄膜沉积技术，被广泛的应用于众多领域，比如电子元器件、平板显示技术、大规模集成电路，以及能源、光学、机械工业等产业化领域。
氧化锌（zno）属于第三代多功能半导体材料, 它具有六角纤锌矿型的晶体，属于宽禁带半导体，室温下禁带宽度约为 3.37ev， 其激子束缚能高达 60mev，zno 作为一种新型的光电材料，在光波导、半导体紫外激光器、发光器件，压电传感器及透明电极等方面应用广泛。稀土元素具有特殊的原子壳层结构，具有优异的磁学、电学和
光学特性。常被选作发光材料的发光中心[2][3][4][2][1]。因此，在薄膜中掺杂稀土离子受到囯内外研究者的广泛关注。本文综述了以稀土离子掺杂zno烧结陶瓷为靶材，利用射频磁控溅射法在石英玻璃和蓝宝石品体桩底上制备共掺的薄膜。 2 磁控溅射技术 2.1磁控溅射原理
溅射是指利用气体放电产生的正离子,在电场作用下加速成为高能粒子,撞击固体靶表
图1 磁控溅射靶材表面的磁场和离子运动轨迹 图2 测控溅射工作原理示意图 2.2磁控溅射技术过程
在一相对稳定真空状态下,阴阳极间产生辉光放电,极间气体分子被离子化而产生带电电荷,其中正离子受阴极之负电位吸引加速运动而撞击阴极上之靶材,将其原子等粒子溅出
[7]。图中的大球代表被电离后的气体分子,而小球则代表将被溅镀的靶材。即当被加速的离子与表面撞击后,通过能量与动量转移过程如图,低能离子碰撞靶时,不能从固体表面直接溅射出原子,而是把动量转移给被碰撞的原子,引起晶格点阵上原子的链锁式碰撞。这种碰撞将沿着晶体点阵的各个方向进行。同时,因在原子最紧密排列的点阵方向上碰撞最为有效,因此晶体表面的原子从邻近原子那里得到愈来愈大的能量。如果这个能量大于原子的结合能,原子就从固体表面从各个方向溅射出来。
图3 能量与动量转移过程
磁控溅射制备薄膜的过程[8]错误！未找到引用源。如图5所示,电子在电场e作用下,在飞向基板过程中与氩原子发生碰撞,使其电离出ar+和一个新的电子,电子飞向基片,ar+在电场作用下加速飞向阴极靶,并以高能量轰击靶表面,使靶材发生溅射。在溅射粒子中,中性的靶原子或分子在衬底表面经过吸附、凝结、表面扩散迁移、碰撞结合形成稳定晶核。然后再通过吸附使晶核长大成小岛,岛长大后互相联结聚结,最后形成连续状薄膜。二次电子一旦离开靶面,就同时受到电场和磁场的作用。二次电子在阴极暗区时,只受电场作用一旦进入负辉区就只受磁场作用。于是,从靶面发出的二次电子,首先在阴极暗区受到电场加速,飞向负辉区。进入负辉区的电子具有一定速度,并且是垂直于磁力线运动的。在这种情况下,电子由于受到磁场洛仑兹力的作用,而绕磁力线旋转。电子旋转半圈之后,重新进入阴极暗区,受到电场
减速。当电子接近靶面时,速度即可降到零。以后,电子又在电场的作用下,再次飞离靶面,开始一个新的运动周期。 篇二：光导电高分子薄膜的制备与应用 光导电高分子薄膜的制备与应用 摘 要
光导电高分子薄膜制备具有成本低，工艺简单等特点，但因其光电转换率等性能相对硅材料较低，尚未推广应用。应用于聚合物制膜的工艺和方法再进一步研究中，离子注入，电纺丝，气相沉积，自组装等工艺和方法的受到关注。通过对选用共轭高分子和薄膜制备工艺的不断优化，更优异的太阳能聚合物电池得到广泛应用将最终成为现实。 关键词
光导电高分子 共轭 光电转换效率 光伏电池 纳米尺度 共混型本体异质结 薄膜制备工艺 离子注入 abstract
the processing of photovoltaic conducting polymer thin films, a low cost and simple way, in that photovoltaic polymer has relatively low compared to silicon materials, has not been large applied. research in the processing of polymer film is
increased, such as techniques of ion implantation, electro-spinning, vapor-deposition, self assemble got much
attention.with the optimization of conjugated polymer and
processing of thin films, the application of polymer solar cell is developing to industry. key words
photovoltaic polymerconjugatedsolar cellnanoscalebhjthin films processingion implantation 1． 光导电高分子特性
光导电高分子材料是一类能被光照射后导电能力大幅度提高的高分子材料。引起导电能力大幅度提高的原因是光照激发过程大量产生电子型载流子，同时此类材料的结构需要满足一下条件：首先是材料的最大吸收波长应该在可见光或者照射用光的波长范围内，且具有较大的消光系数来保证光能的最大吸收；其次是生成的激发态电子应该有一定的稳定性和寿命，以提供数量足够多的载流子。此外，还需提供载流子定向迁移的必要通道[1]。
[2]。1990年以年来吸引了世界各国学术界的广泛关注和兴趣．聚合物光电子器件主要包括聚合物电致发光二极管、聚合物场效应晶体
管和聚合物太阳能电池等，其使用的关键材料是共轭聚合物光电子材料。
2．共轭高分子太阳能电池 [2]。
近年来新型聚合物太阳能电池领域中热点的研究方向：使用共轭聚合物作为电子给体,富勒烯及其衍生物作为电子受体的聚合物/富勒烯太阳能电池(polymer/fullerene solar
cells,pfscs),其中以共混型本体异质结(bulk heterojunction,bhj)太阳能电池表现出了较好的性能,太阳能电池的pce已达到了6%左右。受聚合物材料宽能隙的限制,往往需要从材料和器件结构入手去提高器件对太阳光谱的响应能力[4]。光伏层以三维纳米尺度结合的异质结太阳能电池的制备[5]，对光电转换率有可观的提升。同时关于碳纳米管(cnts) 的应用，因其具有独特的一维结构、良好的化学稳定性、优异的电荷传导性能以及独特的光电性能,近些年被广泛应用于太阳能电池材料。利用cnts内电子的量子限域所致，电子只能沿着cnts的轴向运动，同时cnts具有高的载流子迁移率和弹道传输特点；cnts的引入还可以提高聚合物太阳能电池的稳定性，在聚合物太阳能电池取得良好效果[3]。
另外，有研究从窄带隙导电高分子材料的结构出发,总结不同种类窄带隙共轭聚合物类太阳能电池材料的设计、合成等[6 7]。聚合物能带隙定义为:聚合物中最高被占用分子轨道(homo)与分子最低空余轨道(lumo)之间的能级差。能带隙低于2.0ev,即能吸收波长在620nm以上光的聚合物,被定义为窄带隙聚合物。太阳能电池器件中最常用的电子受体为c60的衍生物pcbm,与之构成大型异质结太阳能电池器件的共轭聚合物的最佳能带隙范围是1.3~1.9ev[8]。关于导电聚苯胺是现课题组的研究方向，其光学性能：由于导电聚苯胺的共扼链结构，在紫外一可见光都有强吸收，当受到光辐射作用的时候，会产生光电流，具有显著的光电转换效应。 3．聚合物薄膜制法
聚合物薄膜制备中的主要技术：离子注入技术，物理气相沉积（pvd），化学气相沉积（cvd），电纺丝技术等。
在真空中一束离子束射向一块固体材料分为：溅射，离子束把固体材料的原子或分子撞出其表面；散射，离子束从固体材料表面弹回来或穿出固体材料；离子注入，离子束射到固体材料后，受到固体材料的抵抗而速度慢慢减低下来，并最终停留在固体材料中。离子
注入技术是近30多年来在国际上蓬勃发展和广泛应用的一种材料表面改性高新技术。基本原理是：用能量为100kev量级的离子束入射到材料中去，离子束与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，入射离子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引起材料表面成份、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。
离子注入聚合物(在一定的能量和一定的剂量),可引起聚合物电导率增加几个到十几个数量级。利用这个特性,可制作导电图样,制作连线,制作p型半导体材料和n型半导体材料,制作p-n结,制作二维和三维集成电路互连结。离子注入聚合物还使聚合物的颜色加深、光吸收增加,可制作有机太阳能电池。早期，对聚合物结构在离子注入时产生电学力学和光学等性质变化就
有过研究[9]，对材料表面改性有其无可比拟的优越性[10]。应用氧等离子体浸润离子注入（piii）技术于高分子工程中。
关于物理气相沉积方法，有研究应用于制聚合物薄膜和界面控制，链聚合过程是通过紫外光或电子激发蒸发源[11]。关于化学气相沉积用于聚合物膜表面改性，引用美国专利，早期也有过这方面应用。国内如聚酰亚胺气相沉积聚合的研究进展，制备聚酰亚胺(p i) 薄膜的方法——气相沉积聚合(vdp), 用此方法制得的聚合物膜具有纯度高、膜厚可控、集聚合与成膜为一体等优点。
研究凯夫拉电纺丝技术增多，应用于生物器件等生物相容的高分子材料[12]。用旋涂法所制备的有机聚合物半导体薄膜已经广泛应用于有机发光二极管，有机太阳电池，有机薄膜晶体管等光电器件领域[8]．使用原位聚合导电高分子，并交互沉积进行自组装, 生成多层薄膜。这种薄膜能在0.01平方厘米的面积上集成一定数目的嗅觉分子传感器, 理论上可以对不同的气味分子产生相应的响应信号。制膜工艺对聚合物太阳电池性能的影响研究中可以确认滴涂法制备的聚合物薄膜具有更强的光吸收能力，改善了电子与空穴载流子传输的平衡性，使得太阳电池的性能有明显的改善和提高[8]。langmuir-blodgett(lb)诱导沉积方法制备了不同层数的聚(3, 4-乙烯二氧噻吩) /聚苯乙烯磺酸(pedot-pss)导电复合膜[13]。
总之，导电聚合物薄膜用于太阳能电池的制备方法的研究越来越多，一般需要综合分析薄膜的吸收系数，表面形貌以及空穴迁移率等数据。通过对选用共轭高分子和薄膜制备方式的不断优化，更优异的太阳能聚合物电池得到广泛应用将最终成为现实。
参考文献
[1]赵文元,等.功能高分子材料化学.化学工业出版
[2]赵丽凤,李盛彪,等.聚合物光伏薄膜电池活性材料研究进展.2010,vol.38 no.6:9-12
[3]徐二阳等 碳纳米管在太阳能电池中的应用研究进展 清华大学机械工程系先进成型制造教育部重点实验室，北京
[4]徐志杰,梅群波等 聚合物/富勒烯太阳能电池器件最新研究进展 有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地，南京等
[5]van bavel etc. three-dimensional nanoscale organization of bulk heterojunction polymer solar cells. laboratory of materials and interface chemistry
[6]robert c. coffin1. streamlined microwave-assisted
preparation of narrow-bandgap conjugated polymers for high-performance bulk heterojunction solar cells
[7]魏宇锋,陈 相等 窄带隙共轭聚合物类太阳能电池材料的研究进展 上海出入境检验检疫局
[8]徐 苗 彭俊彪 制膜工艺对聚合物太阳电池性能影响的研究
[9]岳喜成,张掌权,等.离子注入高分子材料的研究动态及应用.宝鸡文理学报,2000,vol.20 no.3:213-217
[11]hiroaki usui,formation of polymer thin films and interface control by physical vapor deposition
[12]a. aluigi,electrospinning of keratin/poly(ethylene oxide) blend nanofibers journal of applied polymer science.2007,no.2,vol.104
[13]郑华靖,等.导电聚合物有序超薄膜合成工艺的优化.化学工程.vo.l 38 no. 9,sep. 2010
篇三：常用的光学薄膜制备实验设备 常用的光学薄膜制备实验设备
【摘要】真空镀膜法制备的薄膜质量好，生产率高，适应的范围广，已经成为光学薄膜制备的最重要的方法了，其中使用最普遍的两种方法是热蒸发沉积和溅射沉积[1],常用制膜设备包括真空镀膜设备、分光光度计和石英晶体振荡膜厚监控仪。 【关键词】光学薄膜;实验设备 1、真空镀膜设备
一般真空镀膜实验可在箱式真空镀膜机上进行的，其主要由真空镀膜室和真空抽气系统组成:
(1)真空镀膜室包括电子枪、电阻加热蒸发器、坩埚、挡板、离子源、基片架、真空测量管、热电偶、比较片和石英晶振片等构成。所有的这些装置都置于不锈钢制成的钟罩内。
(2)真空抽气系统主要由分子泵、机械泵、预阀、高阀、低阀、放气阀，截至阀等组成。
蒸发室采用不锈钢制造，其外壁不锈钢水路可通冷、热水，对真空室壁进行冷却或加热；蒸发室底板上布置蒸发源和各种接头。电子枪安装于蒸发室底板上，其安装高度和距蒸发室中心距离可根据工艺要求进行调整，蒸发室上方安装有测量低真空的热偶管，测量高真空的电离管以及晶体振动仪膜厚控制系统的晶体探头，控电柜用来控制真空系统、离子轰击、烘烤、电阻蒸发、电子枪束流及偏转操作、光学膜厚测量。 2、分光光度计
一般紫外可见分光光度计主要包括光源、分光系统、检测系统等几个部分。测量时，首先让光从样品架的空格中通过，测得其光强为i1，然后把样品插入光路中，让光从样品上通过，测得其光强为i2，将有膜片时所采集的数据除以没有放置膜片时的数据，就得到薄膜(连同基片)的透射比曲线了。
光学薄膜的透射光谱特性是用光强透射率关于波长的分布曲线来表征的
[2]。使用分光镜时，应注意使测试样品的有膜一侧朝向光源，不可放反，并留意薄膜的分布情况，使要测的区域有代表性。 3、石英晶体振荡膜厚监控仪
篇四：光学反射膜的设计与制备 光学 光学器件减反射膜的设计与制备 摘 要
光学薄膜作为现代光学的一个重要分支，已被广泛应用于工业、农业等各个领域，其在人们的日常生活中起着越来越重要的作用。减反射膜作为光学膜中最重要的一种，它的发展也得到了更广泛的关注。
本文主要通过对光学薄膜特性的理论计算，包括薄膜的基本理论，单层薄膜的特性计算和多层薄膜的特性计算，来对光学薄膜的特性达到一定程度的认识。并通过对光学减反射膜的设计原理、选材及流程的掌握来对减反射膜有一个更深的了解。最终利用直流反应溅射法制备tio2薄膜，摸索其制备工艺。利用透射光谱，采用“包络法”
计算薄膜的折射率、厚度、吸收系数和消光系数，从而分析薄膜的光学性能。
【关键词】光学薄膜 光学减反射膜 磁控溅射原理 tio2薄膜 the design and preparation of the anti-reflection coating on optical device abstract
optical films which act as an important branch of modern optics has been widely used in
agriculture, industry and other areas. it plays an increasingly important role in people’s daily life. anti-reflection coating as the most important kind of optical films which development also had been widely concerned.
this article mainly on the optic theory of the film, including film s basic theory, the calculation of the characteristics of the single layer film and multilayer films in order to know more about optical film’s nature. and through master the optical anti-reflection coating’design principles、material of choice and process to know more knowledge of anti-reflection coating. eventually using direct response from the law covered to make tio2 film, and to explore its workmanship. by using spectrum and adopting the way of development to calculate the
refraction、thickness、absorption coefficient and coefficient to analysis the nature of films.
【key words】optical film optical anti-reflection radiation principle tio2 film 绪论
光学薄膜作为现代光学的一个重要分支，己经被广泛应用于工业、农业、建筑、交通运输、医学、军事、天文、红外物理学、激光技术等领域，在人们的日常工作和生活中起着越来越重要的作用。在科技日新月异的今天，现代通讯、能源利用、宇航技术等领域的飞速发展，为光学薄膜的发展提出了更高的要求。
自70年代以来，薄膜技术得到突飞猛进的发展。无论在学术上，还是在实际应用中都取得了丰硕的成果。薄膜技术已经成为当代真空技术和材料科学中最活跃的研究领域，在新技术革命中具有举足轻重的作用。薄膜技术、薄膜材料、表面科学相结合推动了薄膜产品的全方位开发与应用。从发展趋势看，国内外薄膜产业方兴未艾，多种迹象表明。薄膜技术在近期内，将有较大的突破。从而必将带动薄膜产业更大的发展。
十余年来，在薄膜技术飞速发展，工业上有许多更大突破的同时，伴随有各种类型的新型材料的开发，新功能的发现不断。所有这些都蕴藏极大的发展潜力，并为新的技术革命提供可靠的基础。现在薄膜技术和薄膜材料除大量用于电子器件和大规模集成电路之外，还可用于支取磁性膜及磁记录介质、绝缘膜、电介质膜、压电膜、光学膜、光导模、传感器膜，耐磨、抗蚀、自润滑膜，装饰膜以及各种特殊需要的功能等。减反射薄膜作为光学薄膜中最重要的一种，它的发展也得到了更广泛的关注，减反射薄膜的实用研究成为一项极有意义的工作。
减反射膜，用于减少光学元件表面的反射，增加工作波段内光线的透过率。20世纪30年代发现的减反射膜促进了薄膜光学的早期发展。对于推动技术光学发展来说，在所有的光学薄膜中，减反射膜起着最重要的作用。直至今天，就其生产的总量来说，它仍然超过所有其他类型的薄膜。
传统的光学玻璃行业如眼镜、照明、汽车玻璃，以及现代光纤通信、光电仪器如热成像、微光夜视、ccd摄像中的光电传感器不断推陈出新，为提高工作波段光线透过率对减反射膜的设计和制备要求越来越高。在太阳能行业，为减少电池表面光的反射损失，增加光的透射，目前主要采用两种方法:(1)将电池表面腐蚀成绒面，增加光在电池表面的入射次数。(2)在电池表面镀一层或多层光学性质匹配的减反射膜。减反射膜的设计直接影响着太阳电池对入射光的反射率，对太阳电池效率的提高起着非常重要的作用。
由此可见减反射膜的重要性，因此我们有必要对该问题进行一个具体的阐述和分析。
本文主要分为三部分：第一部分讲的是光学薄膜特性的理论计算；第二部分的主要内容是光学减反射膜材料选择和膜系的设计；第三部分则主要阐述了tio2薄膜光学常数计算和单层sio2减反射膜层得初步实现。
1 光学薄膜的基本理论 1.1 薄膜干涉
光学薄膜是由薄的分层介质构成的，通过界面传播光束的一类光学介质材料。光学薄膜的应用始于20世纪30年代。现代，光学薄膜已广泛用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器。
光学薄膜多是依据光的干涉理论设计的，它可以用来得到各种各样的光学特性。它可以减少表面的反射以增加光学系统的透射率和对比度；或者增加表面反射以减少光摄、高的透射，以实现分色、合
色的目的；也可以使不同偏振状态的光束具有不同的传播特性，以达到偏振分束、偏振转换的功能。下面我们就利用光程差的概念来具体讨论薄膜的干涉问题。 界面1 界面2
图1-1 薄膜干涉
如图1-1所示，1和2分别表示薄膜的上、下表面与其它介质的界面，n0和n2分别为介质的折射率，n1为薄膜的折射率，d1为薄膜的厚度。一单色光以入射角?0入射到薄膜的界面1，一部分在界面1上反射，振幅为s1，另一部分透过界面1，在界面2上反射，然后再透过界面1，振幅为s2。根据反射和折射定律，很容易证明，当界面1和2平行时，s1和s2两反射光相互平行。它们将在无穷远处会聚，产生干涉。实验室中，可利用凸透镜将其会聚于焦平面上来观察，当然也可用眼睛直接观察。
反射光s1和s2的干涉强度决定于它们的光程差。根据光程差的定义和几何关系，得s1和 s2的光程差为：
??2n1?ab?n0?ad? 根据折射定律，有 2n1d1
?2n0d1tan?1?sin?0 （1-1） cos?1 n0?sin?0?n1?sin?1（1-2） 将式（3-2）代入式（3-1），得 ??2n1d1cos?1 （1-3） 相应的相位差为 ?? ? ?
?2??
4?n1d1cos?1 ?
（1-4）
如果先不考虑光在界面1、2上反射时的相位跃变，则当光程差 满足条件
??2n1d1cos?1?k?,(k?0,1,2,?)时，产生相长干涉，叠加后振幅最大，光强最大；当
光程差满足条件??2n1d1cos?1?(2k?1)幅最小，光强最小。
为了计算干涉叠加后的光强，设s1和s2两反射光的振动方程为 ? 2
,(k?0,1,2,?)时，产生相消干涉，叠加后振 e1?s1cos?t
e2?s2cos(?t??) （1-5） 所以，叠加后的合振动为
e?e1?e2?scos(?t??) （1-6）
其中，s是合振幅，?是合振动的初相位。二者和s1、s2、?关系如下 2
s2?s12?s2?2s1s2cos? （1-7） tan?? s2sin? （1-8）
s1?s2cos?
根据光强的定义，双光束干涉强度公式为 i?i1?i2?2i1i2cos? （1-9）
其中，i,i1,i2分别为合振动、s1和s2的强度，式中的?号由相位差?确定。当光由光疏媒质射向光密媒质界面上反射时，将有?的相位跃变（通常称为半波损失）。式中的?号正是考虑到界面上反射时的相位跃变情况。
1.2 单层薄膜的特性计算
实际上，光束照射到平面薄膜上时，光束将在薄膜上、下两界面多次反射，因而产生一组反射光束s1,s2,s3,?和一组透射光束s1 ,s2 ,s3 ,?，如图3-2所示。
本篇:《》来源于: 优秀范文，论文网站
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容