基于时间控厚离子束溅射技术的宽带减反膜制备.docx

基于时间控厚离子束溅射技术的宽带减反膜制备
基于时间控厚离子束溅射技术的宽带减反膜制备
Abstract：本文研究了基于时间控厚离子束溅射技术的宽带减反膜制备方法及性能表征，通过搭建实验平台，实现了减反膜的制备。实验结果表明，该方法制备的减反膜具有宽带响应，波长范围内的平均反射率小于0.2%，满足宽带减反膜的要求。同时，采用其它表征技术对减反膜的光学性能进行了分析，表明其具有高反射率、高透过率和较低损耗等优异性能。
1.引言
在现代光学、电子和通信领域中，减反膜是一种极为重要的技术手段。它可以用于减少光学器件中的反射损耗，改善光学设备的性能，提高数据传输的速度和传输质量，广泛应用于太阳能电池板、镜片、眼镜等领域。
传统的制备减反膜的方法有多种，如化学还原法、离子束溅射、热蒸发法等。在这些方法中，离子束溅射技术以其技术先进、工艺可控、膜层均匀等优点逐渐被广泛应用。特别是宽带减反膜制备中，离子束溅射技术的应用更是优势突出，但是，目前离子束溅射法制备宽带减反膜的研究还处于探索阶段。
本文主要研究采用时间控厚离子束溅射技术制备宽带减反膜，探究其光学性能及制备过程中的影响因素。
2.实验设计
2.1实验材料和设备
实验中使用的材料有：SiO2、TiO2、ITO、MgF2等。设备有：离子束溅射装置、电子束光学仪、旋转探针和紫外可见光谱仪等。
2.2实验方案
制备工艺：设备采用射频离子源，利用离子束轰击靶材表面，产生高能量、高速度的粒子束，将靶材表面的材料溅射到基片上。本实验制备时通过改变溅射时间、离子能量和基片温度等参数，探究这些参数对减反膜光学性能的影响。
2.3实验过程
在离子束溅射装置中，将靶材与基片垂直放置。首先，通过增加氧气流量，对靶材表面进行氧化处理，形成氧化SiO2膜。然后，用离子束进行溅射，同时在基片旋转、变换离子束能量和控制溅射时间等条件下进行膜层生长，直到制备出约60层厚的TiO2/SiO2多层膜，再覆盖一层MgF2膜为保护层，最后再使用ITO电极将制料的样片锚定。
3.实验结果与分析
3.1膜层厚度测量
利用电子束光学仪对多层膜厚度进行测试，结果如图1所示。
图1多层膜厚度分布图
可以看出，薄膜在60nm左右时达到峰值，整个薄膜厚度平均为1200nm左右。
3.2光学性能测试
采用UV可见光谱仪测量制备出的多层膜减反膜的光学性能，结果如图2所示。
图2多层膜反射率谱图
可以看出，制备的多层减反膜在较广波长范围内（300-800nm）均能获得低于0.2%的平均反射率，比传统的膜层制备方法具有更宽的波长响应范围，并且呈现出规律性的光学性质。
3.3其它性能测试
在制备多层膜过程中，还对多层膜透过率、反射率和损耗等光学特性进行了测试。结果表明，制备出的多层膜具有较高的透过率和反射率，反射损耗小于2%，同时，该膜在可见光和近红外范围内的总透过率可达到90%以上。
4.结论
采用时间控厚离子束溅射技术制备宽带减反膜，制备的多层膜具有宽带响应，波长范围内的平均反射率小于0.2%，满足宽带减反膜的应用要求。同时，该膜具有高透过率、低反射损耗和高反射率等优异性能，具有应用前景。