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红外玻璃基底减反射薄膜的设计及制备

红外玻璃基底减反射薄膜的设计及制备

作者：王通西安工业大学

学位级别：硕士

随着红外技术的发展,性能优异的硫系玻璃已作为红外光学元件得到一定使用,然而硫系玻璃在3-5μm波段的透射率不能满足使用要求,且红外薄膜用于红外探测器中也很容易遭受强激光的打击而损伤。本课题主要针对硫系玻璃(AsSe)基底镀制薄膜... 详细信息

随着红外技术的发展,性能优异的硫系玻璃已作为红外光学元件得到一定使用,然而硫系玻璃在3-5μm波段的透射率不能满足使用要求,且红外薄膜用于红外探测器中也很容易遭受强激光的打击而损伤。本课题主要针对硫系玻璃(AsSe)基底镀制薄膜易脱落、透射率低,以及抗激光能力差的问题,设计制备出在3-5μm波段具有良好透射率,在1064nm处具有抗激光能力的红外薄膜。采用离子束辅助热蒸发技术沉积了Ge、Zn Se、Zn S和Yb F单层膜,分别把Ge材料和Zn Se材料作为膜-基之间的过渡层并结合Zn S和Yb F材料进行膜系设计。以Ge材料作为过渡层材料所设计的膜系1结构为S/0.16H0.15M0.11L0.15M0.24H0.78L0.19M/A,其中H-Ge,M-Zn S,L-Yb F,薄膜的理论设计光谱性能为:在3-5μm波段范围内设计的双面镀膜样品平均透射率为98.09%,峰值透射率为99.9%,1064±40nm波段范围内单面镀膜样品的平均透射率为8.77%。以Zn Se材料作为过渡层材料所设计的膜系2结构为S/0.61H0.21L0.32M0.26L0.2M0.32L0.28M0.17L0.35M0.28L0.13M0.61L/A,其中H-Zn Se,M-Zn S,L-Yb F,薄膜的理论设计光谱性能为:在3-5μm波段范围内双面镀膜样品的平均透射率为95.67%,峰值透射率为99.11%,1064±40nm波段范围内单面镀膜样品的平均透射率为7.62%。采用离子束辅助热蒸发技术进行了薄膜制备,并对其光谱性能进行了测试,测试结果表明:两组膜系在3-5μm波段双面镀膜样品的平均透射率分别为96.12%和95.38%,峰值透射率分别为99.8%和99.07%,1064±40nm范围内单面镀膜样品的平均透射率分别为5.34%和4.46%。从硫系玻璃与薄膜材料的热膨胀系数差异会引起薄膜的残余应力入手,通过优化制备工艺中的烘烤温度和离子参数来降低薄膜的残余应力,进而提高硫系玻璃基片上薄膜的附着力。在对两组膜系的工艺参数优化中得到了使两组膜系都符合附着力测试要求的最佳参数,其中烘烤温度为70℃,离子能量为100e V,离子束流为20m A,在此参数下两组多层膜的残余应力分别为-2.5MPa和-30.0MPa。薄膜的激光损伤阈值测试表明离子束辅助沉积对薄膜激光防护能力有较大提升,烘烤温度为150℃时,未使用离子束辅助时制备Zn S和Yb F单层膜的激光损伤阈值分别为3.3J/cm和8.6J/cm,使用离子束辅助时制备薄膜的激光损伤阈值分别为5.2J/cm和12.4J/cm。按照最佳工艺参数制备单层膜与两组多层膜系并测量激光损伤阈值,膜系1的激光损伤阈值较低,根据薄膜损伤形貌及阈值进行分析,影响因素在于膜系1中加入了吸收大且激光损伤阈值极低的Ge材料,膜系2的激光损伤阈值为7.6J/cm。

关键词：硫系玻璃减反射薄膜附着力激光损伤阈值红外

自组装法制备中空二氧化硅纳米粒子减反射薄膜

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无机材料学报 2014年第9期29卷 947-955页

作者：孙志娟陈雪莲蒋春跃 f浙江工业大学化学工程与材料学院杭州310014

以正硅酸乙酯（TEOS）为壳层材料,聚丙烯酸（PAA）为核材料,以传统的St？ber水解法为基础制备得到结构规整的中空二氧化硅纳米粒子,并采用自组装法制备单层减反射薄膜和宽波段双层减反射薄膜。主要研究中空二氧化硅纳米粒子的结构调控方... 详细信息

以正硅酸乙酯（TEOS）为壳层材料,聚丙烯酸（PAA）为核材料,以传统的St？ber水解法为基础制备得到结构规整的中空二氧化硅纳米粒子,并采用自组装法制备单层减反射薄膜和宽波段双层减反射薄膜。主要研究中空二氧化硅纳米粒子的结构调控方法;自组装次数和中空二氧化硅纳米粒子分散液的pH值对减反射薄膜透光率的影响规律,以及具有渐变折射率的双层减反射薄膜的制备。研究结果表明：通过调节PAA和TEOS的用量可精确调控中空二氧化硅纳米粒子的粒径和空腔体积分率,进而可精确调控减反射薄膜的厚度和折射率;通过酸洗工艺,将自组装次数由10次减少为2次,简化了涂膜的工艺条件,在最佳工艺条件下所制备的单层减反射薄膜在350-800 nm波长范围内可显著提高玻璃的透光率,在最佳波长（λ=520 nm）处将玻璃的透光率由91.6%提高至98.1%;双层减反射薄膜可在更宽的波段范围内提高基材的透光率,在400~1500 nm波长范围内将玻璃的透光率提高了5%以上。

关键词：中空二氧化硅纳米粒子减反射薄膜透光率自组装法

利用非规整膜系实现宽角度入射减偏振、减反射薄膜的研究

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光子学报 2007年第9期36卷 1691-1693页

作者：徐晓峰邢怀中杜西亮范滨东华大学应用物理系上海201620 黑龙江大学电子工程学院哈尔滨150080 日本光驰有限公司

利用非均匀膜系理论对宽角度入射减偏振、减反射薄膜进行优化设计,分析了在宽角度入射的情况下,偏振光产生透过率不同的原因,选取了Na3AlF6、Ta2O5和Al2O3三种不同折射率材料,采用BK7作为基底,模拟设计了光谱区在500 ～560 nm波段、入... 详细信息

利用非均匀膜系理论对宽角度入射减偏振、减反射薄膜进行优化设计,分析了在宽角度入射的情况下,偏振光产生透过率不同的原因,选取了Na3AlF6、Ta2O5和Al2O3三种不同折射率材料,采用BK7作为基底,模拟设计了光谱区在500 ～560 nm波段、入射角为0 ～70°之间的多层减偏振、减反射薄膜,设计结果表明,薄膜的透过率得到大幅度提高.

关键词：光学薄膜非均匀膜系理论减反射薄膜减偏振透过率

硅太阳电池用MgF2/ZnS双层减反射薄膜的制备及表征

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人工晶体学报 2009年第3期38卷 547-551页

作者：孙秀菊李海玲励旭东任丙彦周春兰赵雷王文静中国科学院电工研究所北京100190 河北工业大学天津300130 北京市太阳能研究所北京100083

采用真空热蒸发技术,制备出了性能优良的MgF2/ZnS双层减反射薄膜。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对薄膜的形貌以及结晶形态进行分析,采用椭圆偏振仪测试薄膜的折射系数及厚度,利用反射谱对双层减反射薄膜的减反射性能进行了表征。研... 详细信息

采用真空热蒸发技术,制备出了性能优良的MgF2/ZnS双层减反射薄膜。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪对薄膜的形貌以及结晶形态进行分析,采用椭圆偏振仪测试薄膜的折射系数及厚度,利用反射谱对双层减反射薄膜的减反射性能进行了表征。研究表明:衬底温度为200℃时薄膜附着力、结晶态良好;蒸发速率影响薄膜的表面形态;MgF2/ZnS厚度为110 nm/35 nm时具有最佳减反射效果。

关键词： ZnS薄膜 MgF2薄膜减反射薄膜真空热蒸发

光伏组件减反射薄膜在山地光伏电站中的应用研究

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太阳能 2023年第10期 62-68页

作者：上官炫烁唐梓彭魏超李昂何梓瑜潘巧波华电电力科学研究院有限公司杭州310030

在光伏组件玻璃表面和空气之间存在界面,约4%的太阳光线会被界面反射从而导致其无法被光伏组件吸收,而减反射薄膜通过相消干涉效应可以减少太阳入射光的反射损耗,从而提升光伏组件的光电转换效率。因此,在光伏组件玻璃表面涂覆减反射薄... 详细信息

在光伏组件玻璃表面和空气之间存在界面,约4%的太阳光线会被界面反射从而导致其无法被光伏组件吸收,而减反射薄膜通过相消干涉效应可以减少太阳入射光的反射损耗,从而提升光伏组件的光电转换效率。因此,在光伏组件玻璃表面涂覆减反射薄膜对光伏电站的高质量运行具有重大现实意义。在户外实际运行过程中,光伏组件面临严苛的使用环境,因此需要减反射薄膜在复杂环境下可以保持性质稳定;再考虑到光伏组件成本问题,需要进一步验证在不同场景下减反射薄膜的应用是否具有经济性。通过实验室测试和不同场景的户外验证,对光伏组件减反射薄膜在山地光伏电站中应用带来的实际发电量提升情况进行了分析研究。研究结果表明:光伏组件减反射薄膜对光伏电站的发电量有显著提升效果,且镀膜的物理性质稳定。镀膜后,山地光伏电站发电量的平均提升率高于实验室光伏组件样品发电量和地面集中式光伏电站发电量的平均提升率,说明光伏组件减反射薄膜的应用对于山地光伏电站发电量的提升有显著效果。研究结果可为山地光伏电站的提质增效和光伏组件选型提供参考。

关键词：光伏发电减反射薄膜光伏组件山地光伏电站透过率 SiO_(2) 提质增效

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减反射薄膜膜系优化设计及工艺研究

减反射薄膜膜系优化设计及工艺研究

作者：孙少妮东北大学

学位级别：硕士

本论文系统地研究了减反射薄膜的设计、优化与镀制工艺。采用单纯形优化方法编制程序，完成了以K9玻璃为基底的减反射薄膜的膜系设计，并对SiO、TaO单层膜的制备工艺进行了大量的研究，获得在可见光波段具有高透过率的SiO／TaO多层减反... 详细信息

本论文系统地研究了减反射薄膜的设计、优化与镀制工艺。采用单纯形优化方法编制程序，完成了以K9玻璃为基底的减反射薄膜的膜系设计，并对SiO、TaO单层膜的制备工艺进行了大量的研究，获得在可见光波段具有高透过率的SiO／TaO多层减反射薄膜样品。论文首先分析了减反射薄膜的应用、发展现状及展望。在多层减反射薄膜的设计中，作者从光学薄膜理论出发，利用MATLAB计算机语言，得出多层减反射膜系的设计结果及光谱特性曲线。为得到更好的减反射效果，作者又根据单纯形法的原理对设计膜系进行了优化，得到一个更高透过率的多层减反射膜系，理论透过率在可见光波长范围内可以达到99％以上，并根据优化的理论膜系进行了样品膜系的制备，样品实际透过率达到96％～97％以上，起到了光学增透的作用。根据多层膜的优化结果，选用折射率为1.52的K9玻璃为基底，并采用射频反应磁控溅射方法制备了SiO／TaO多层膜，分别研究了沉积工艺参数对单层SiO和TaO薄膜光学性能的影响，为多层膜沉积奠定了基础。在工艺研究时，分别分析了氧气含量、基片温度、工作真空度等工艺参数对薄膜的光学性能及结构的影响，确定了单层薄膜的沉积速率。分析结果表明氧气含量对薄膜的折射率影响很大，Ar／O混合反应溅射在氧含量大于13％之后可制备出折射率符合设计要求的SiO薄膜，而TaO薄膜的氧含量需要达到80％以上。基片温度、真空度都是薄膜光学性能的重要影响因素。最后，利用椭圆偏振仪测量了单层SiO和TaO薄膜的折射率和厚度，用分光光度计测量了薄膜的透过率光谱曲线，薄膜的微观形貌和结构由原子力显微镜以及X射线衍射仪进行了分析。检测结果进一步验证了各工艺参数对减反射薄膜光学性能的影响。

关键词：减反射薄膜优化设计单纯形法工艺研究

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微热压印制备三棱锥结构减反射薄膜

微纳电子技术 2020年第9期57卷 741-747页

作者：吴海锋许志龙陈秀玉石平集美大学机械能源与工程学院福建厦门361021 华侨大学制造工程研究院福建厦门361021

通过拉伸实验机的改装,采用平面对平面的微热压印方法,探究在聚氯乙烯(PVC)薄膜表面压印获得三棱锥阵列结构减反射薄膜的可行性,并利用正交实验研究了工艺参数(压印温度、保压时间和压印压力)对三棱锥结构的高度和锥体侧面之间的二面夹... 详细信息

通过拉伸实验机的改装,采用平面对平面的微热压印方法,探究在聚氯乙烯(PVC)薄膜表面压印获得三棱锥阵列结构减反射薄膜的可行性,并利用正交实验研究了工艺参数(压印温度、保压时间和压印压力)对三棱锥结构的高度和锥体侧面之间的二面夹角的影响。结果表明,通过改装拉伸实验机进行微热压可以获得充形完整的微三棱锥阵列结构,且压印温度是影响三棱锥结构成形的主导因素;采用压印温度170℃、保压时间300 s、压印压力2 kN的工艺参数能够获得复刻精度完整的三棱锥光阵列结构,获得的减反射薄膜可以将光面晶硅表面加权平均反射率从21.47%降低至12.97%。

关键词：光阵列热压印三棱锥阵列聚合物薄膜减反射薄膜

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CRT 的防护屏与防静电减反射薄膜

真空 1997年第4期34卷 12-16页

作者：范垂祯蒋赤萍周海军赵芹豪威科技深圳有限公司深圳威士达真空系统工程有限公司

本文介绍了用于视频终端ＣＲＴ上各种防护屏的主要特点，详细地讨论了防静电减反射玻璃防护屏。

关键词：阴极射线管显示设备防护屏减反射薄膜

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自清洁减反射薄膜的制备及性能研究

自清洁减反射薄膜的制备及性能研究

作者：魏永帅中国科学技术大学

学位级别：硕士

光伏效应是一种最直接利用太阳能的方式,普遍使用太阳能电池板来实现这一转换,但光照射到太阳能电池板上时,会有约8%的太阳光被其上的玻璃盖板反射,这大大降低了太阳能电池的转化效率。另外,对于户外的应用,灰尘、有机污染物的吸附会导... 详细信息

光伏效应是一种最直接利用太阳能的方式,普遍使用太阳能电池板来实现这一转换,但光照射到太阳能电池板上时,会有约8%的太阳光被其上的玻璃盖板反射,这大大降低了太阳能电池的转化效率。另外,对于户外的应用,灰尘、有机污染物的吸附会导致玻璃盖板的透光性大幅下降。因此,设计制备出能够减少光在玻璃表面反射且具有自清洁功能的薄膜十分重要,且具有广泛的应用价值。SiO2是一种常见的低折射率材料,且具有良好的光学特性和稳定的化学性质,因此常被用来制备减反射薄膜。TiO2具有良好的光催化性能,另外TiO2薄膜还具备光致超亲水性,因此被广泛用作自清洁材料。本文将具有低折射率的SiO2和具有自清洁性能的TiO2混合,制备出具有自清洁功能的减反射薄膜。具体研究工作为:（1）通过数值模拟,我们研究了膜层折射率和厚度对透过率的影响,并得到了实验中可以实现的膜层参数。（2）用溶胶凝胶法制备了 SiO2-TiO2混合溶胶,并通过添加造孔剂PEG（聚乙二醇）得到SiO2-TiO2-PEG混合溶胶,研究了 TiO2含量、PEG分子量以及含量等对SiO2-TiO2和SiO2-TiO2-PEG单层减反射薄膜光学和自清洁性能的影响。（3）为了提高透过率,我们用上述的溶胶制备了 SiO2-TiO2/SiO2-TiO2-PEG双层减反射薄膜,结合制备单层减反射薄膜所得的最佳实验条件,制备了减反射和自清洁性能均衡的多功能双层减反射薄膜。其峰值透过率高达99%,在可见光区间的平均透过率为97.5%,并且具有良好的耐磨性,能够长期保持自清洁性能。

关键词：减反射薄膜溶胶凝胶法 SiO2 TiO2 超亲水自清洁