共蒸法制备非均匀膜的速率控制分析

渐变折射率薄膜,又称为非均匀膜。利用德鲁德理论分析了混合介质膜的介电常量与各个膜料的介电常量之间的关系,介绍了共蒸法制备非均匀膜的制备机理。对混合膜的沉积速率为两种膜料的沉积速率之和的情况,分别从两种膜料的单分子体积是否相等和总的沉积速率是否为常数两个方面,探讨了双源共蒸法制备的非均匀膜的折射率分布规律与膜料的沉积速率之间的关系,并给出了几种常见的折射率分布如线性变化、正弦变化、指数变化和双曲变化规律的膜料沉积速率表达式。最后以混合介质膜的总沉积速率为常数、折射率按照线性变化为例进行了说明。     

线性共蒸法制备非均匀膜的误差特性模拟分析

对双源线性共蒸法制备的非均匀薄膜折射率分布与光学特性的关系作了探讨,并与均匀介质膜的光学特性作了对比;从折射率正变和负变两个方面,讨论了混合介质膜折射率不同变化规律对光学性能带来的影响;讨论了厚度误差和折射率极值误差对非均匀膜光学性能的影响。结果发现折射率变化规律误差主要对非均匀膜的应用波段范围产生影响,而膜层厚度误差和折射率极值误差超过一定值时,将对薄膜光学特性产生重要影响。     

非均匀性对单层膜光学特性的影响

探讨了不同规律的非均匀性对单层膜的光谱特性的影响,与均匀单层膜对比发现：折射率正变引起透射率的极大值减小,折射率负变引起透射率的极大值变大,当非均匀性很小时,透射率的极小值基本不变.对实验制备的单层膜从实验和理论上进行了对比并给出了较好的拟合,发现在薄膜和基底的界面处存在一过渡层,过渡层可近似为线性,并从理论上给予了分析解释.     

微通道内气液Taylor流网格局部加密数值模拟

采用VOF模型和局部非均匀加密的网格划分方法对交错T型微通道内Taylor流进行了数值模拟。模拟结果表明,较之常见的均匀加密方法,局部非均匀加密方法使得计算时间节省,并且实现了对气液两相界面的精确捕捉,利于后期的对液膜厚度对传热等方面的数据处理分析。此外,还研究了接触角和毛细管数对流型的影响。θ90°时,气泡和液柱长度与接触角呈凹函数关系,但总体影响较小。但当θ90°时气泡生成周期会明显增大。同时,通过观察液膜还发现毛细管数越大液膜越厚。     

双源共蒸法制备非均匀膜的模型分析

探讨了双源共蒸法制备非均匀薄膜的堆积模型，并给出了非均匀膜的沉积速率与两种膜料沉积速率的关系.当两种膜料的沉积单分子大小近似相等或者小分子沉积速率远大于大分子时，可以近似认为混合介质膜的沉积速率等于两种膜料的沉积速率之和；当两种膜料的沉积单分子大小不满足近似相等且两种膜料的沉积速率可比较时，非均匀膜的沉积速率不能简单地用两种膜料的沉积速率之和来近似，它将随两种膜料沉积单分子的大小不同和沉积速率比不同按照不同的规律变化，并在文中给出了不同情况下的非均匀膜的沉积速率变化规律. 关键词： 非均匀膜 共蒸法 模型     

刮膜蒸发器内非牛顿流体流场特性数值模拟

刮膜蒸发器是通过旋转刮板强制成膜,可实现高黏度非牛顿流体类物料平稳蒸发的新型高效蒸发器.蒸发器内流体的流动、分布与传输机制直接决定了蒸发器的蒸发效率与功耗.不同于现有研究主要基于牛顿流体开展,本文针对不同黏度的非牛顿流体,建立蒸发器三维计算流体动力学模型,系统研究了蒸发器内的流场分布特性和成膜机理.结果表明:低黏非牛顿流体的流场分布特性和牛顿流体类似,物料可在壁面形成均匀且连续的液膜;随着黏度的增加,液膜的均匀性和连续性逐渐变差.通过对流场分布与传输形式的研究,结合液膜分布、速度分布、剪应变率分布,以及黏度分布进行对比分析发现,蒸发器内部结构与运行状态形成的剪切场与黏度分布是蒸发器良好成膜的关键.此外,提出对刮板前缘进行弯折可辅助高黏流体液膜铺展,并对最佳弯折角度进行探索.本研究为刮膜蒸发器的设计和应用提供了理论指导与依据.     

刮膜蒸发器内非牛顿流体流场特性数值模拟

刮膜蒸发器是通过旋转刮板强制成膜,可实现高黏度非牛顿流体类物料平稳蒸发的新型高效蒸发器.蒸发器内流体的流动、分布与传输机制直接决定了蒸发器的蒸发效率与功耗.不同于现有研究主要基于牛顿流体开展,本文针对不同黏度的非牛顿流体,建立蒸发器三维计算流体动力学模型,系统研究了蒸发器内的流场分布特性和成膜机理.结果表明:低黏非牛顿流体的流场分布特性和牛顿流体类似,物料可在壁面形成均匀且连续的液膜;随着黏度的增加,液膜的均匀性和连续性逐渐变差.通过对流场分布与传输形式的研究,结合液膜分布、速度分布、剪应变率分布,以及黏度分布进行对比分析发现,蒸发器内部结构与运行状态形成的剪切场与黏度分布是蒸发器良好成膜的关键.此外,提出对刮板前缘进行弯折可辅助高黏流体液膜铺展,并对最佳弯折角度进行探索.本研究为刮膜蒸发器的设计和应用提供了理论指导与依据.     

磁控溅射制备Ni/Ti多层膜表面粗糙度

采用磁控溅射方法制备了周期数分别为10,30,50和75的Ni/Ti多层膜,利用X射线掠入射反射测量了多层膜表面和界面的状态,并用原子力显微镜测量了多层膜的表面粗糙度,研究了不同周期数的Ni/Ti多层膜表面粗糙度的变化规律。结果表明:Ni/Ti多层膜表面粗糙度随着膜层数增加而增加,当Ni/Ti多层膜的周期数从10变化到75时,其表面粗糙度由0.80 nm增大到1.69 nm。实验数据拟合表明:Ni/Ti多层膜表面粗糙度与周期数成3次方关系;但在周期数较小时,粗糙度与周期数成线性关系。     

不同周期结构硅锗超晶格导热性能研究

构造了均匀、梯度、随机3种不同周期分布的硅/锗(Si/Ge)超晶格结构.采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟了硅/锗超晶格在3种不同周期分布下的热导率,并研究了样本总长度和温度对热导率的影响.模拟结果表明:梯度和随机周期Si/Ge超晶格的热导率明显低于均匀周期结构超晶格;在不同的周期结构下,声子分别以波动和粒子性质输运为主;均匀周期超晶格热导率具有显著的尺寸效应和温度效应,而梯度、随机周期Si/Ge超晶格的热导率对样本总长度和温度的依赖性较小.     

基于遗传算法的30.4 nm多层膜设计

阐述了用遗传算法设计周期和非周期多层膜的原理和实现过程,完成了30.4 nm Mg/SiC周期和非周期多层膜设计,研究了遗传算法中不同种群数和多层膜膜厚取值范围对优化结果的影响.计算发现,种群数的恰当选取是使算法快速达到或逼近最优解的前提,膜厚取值范围的合理选择是提高算法效率的关键.设计得到入射角10°的周期多层膜和15°~22°范围内的宽角多层膜在波长30.4 nm处的反射率依次为56.57%与39.96±0.29%,5°入射的双功能多层膜在波长30.4 nm和58.4 nm处的反射率分别为54.1%和0.1%.结果表明遗传算法也是一种很好的多层膜设计方法.     

斜角入射沉积法制备渐变折射率薄膜的理论探讨

从理论上分析了单一膜料倾斜入射沉积时的折射率与填充密度的关系,给出了三种不同的表达式;然后从正变和负变、完整周期和存在半周期以及不同的周期数等几个方面探讨了膜层的填充密度按照线性变化时的渐变折射率薄膜的光学特性,并将折射率的不同理论表达式对光学特性的影响进行了对比,最后讨论了单一膜料倾斜入射沉积渐变折射率薄膜的方法、填充密度线性变化时的渐变折射率薄膜的应用及制备中需要进一步解决和处理的问题. 关键词： 斜角入射沉积 渐变 填充密度     

非均匀性对增透膜增透特性的影响

通过对基底与膜层、膜层之间界面处非均匀性对增透膜增透性能影响的讨论,得到以下结论:在沉积初期,由于基底表面特性和沉积参数的波动,从而在基底与膜层之间产生过渡层,使增透性能减弱,对增透膜的增透效果影响较大;在膜层之间的过渡层,正余弦过渡使增透性能变强,双曲、指数使增透性能减弱,但影响较小,线性渐变基本没有影响。实验镀制了增透膜并对其进行拟合分析,发现基底与膜层以及膜层之间的过渡层按正余弦变化时与实验结果比较吻合,并给予了解释。     

斜角入射沉积法制备渐变折射率薄膜的折射率分析

斜角入射沉积法是一种制备薄膜的新颖方法,它可以用来制备渐变折射率薄膜.本文首先探讨了膜料的沉积入射角为α,薄膜柱状生长倾斜角为β时的薄膜的填充系数;之后利用drude理论,分析研究了斜角入射沉积法制备渐变折射率薄膜的折射率与薄膜的入射角和生长方向的关系. 关键词： 斜角入射沉积 渐变折射率 填充系数     

薄膜非均匀性及其对增透膜性能的影响

基于非均匀膜理论提出的折射率分层模型,将非均匀膜层分为N个均匀子层,应用光学薄膜特征矩阵对其进行理论分析。应用膜系设计软件模拟ZrO2和CeO2的负非均匀性对增透膜光谱特性的影响。研究结果表明:负非均匀性使多层增透膜的反射率增大,在参考波长处的光谱特性变差,使整个反射光谱曲线朝长波方向漂移,从而导致整个膜系的光谱特性偏离理想情形。     

太阳能选择性吸收涂层PbO2的性能研究

本文主要研究制备方法对改变二氧化铅(PbO2)纳米涂层的太阳光谱吸收选择性的影响.通过恒电流沉积法制备PbO2纳米涂层,并通过改变制备条件以得出最佳光谱吸收选择性,并对该吸收涂层进行了紫外-可见光谱(Uv-vis),傅里叶红外光谱(FTIR),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)等对涂层性能和结构进行分析...     

Theoretical analysis of influence of substrate microdefects on polarized light properties of dielectric coatings

A model for refractive index of stratified dielectric substrate was presented according to inhomogeneous coatings theories. The substrate was divided into surface layer, subsurface layer and bulk layer along the normal direction of its surface. The former two layers were equivalent to inhomogeneous coatings. Theoretical deduction was executed by employing the characteristic matrix method of optical coatings, and one mathematical calculation example was presented. The results indicate that reflectance, reflective phase shift and phase difference of polarized light deviate from ideal conditions. It shows that substrate microdefects can induce volume scattering and change propagation characteristic of light both in coatings and substrate.     

Theoretical analysis of optical properties of dielectric coatings dependence on substrate subsurface defects

A model for refractive index of stratified dielectric substrate was put forward according to theories of inhomogeneous coatings. The substrate was divided into surface layer, subsurface layer and bulk layer along the normal direction of its surface. Both the surface layer (separated into N₁ sublayers of uniform thickness) and subsurface layer (separated into N₂ sublayers of uniform thickness), whose refractive indices have different statistical distributions, are equivalent to inhomogeneous coatings, respectively. And theoretical deduction was carried out by employing characteristic matrix method of optical coatings. An example of mathematical calculation for optical properties of dielectric coatings had been presented. The computing results indicate that substrate subsurface defects can bring about additional bulk scattering and change propagation characteristic in thin film and substrate. Therefore, reflectance, reflective phase shift and phase difference of an assembly of coatings and substrate deviate from ideal conditions. The model will provide some beneficial theory directions for improving optical properties of dielectric coatings via substrate surface modification.