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     

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。     

非均匀介质球颗粒的等效介电常量

从求解拉普拉斯方程的边值问题出发,讨论了非均匀介质球颗粒的等效介电常量,给出了多种介质组成的多壳层介质球颗粒的等效介电常量的一般递推公式,推导了壳层的介电常量随半径连续变化的梯度介质球的等效介电常量的微分方程．并以壳层的介电常量为幂函数为例,得到了梯度壳层介质球的等效介电常量．     

光学薄膜的分层界面散射模型

提出了一种计算光学介质膜系表面总积分散射(TIS)的理论模型。该模型认为,介质膜系粗糙的膜层界面和表面为微观结构不均匀的微薄过渡区;过渡区可用折射率为不同常量的层数足够多的均匀子层来代替,同时这些均匀子层的折射率变化满足指数函数的分布规律。利用矩阵法对积分散射的表达式进行了推导。对于电子束蒸发方法在K9玻璃上沉积的ZrO2单层膜,分层界面散射模型对积分散射的理论计算值要比非相关表面散射模型的计算值更加符合总积分散射仪的实验测量结果。     

德鲁德分布非均匀膜的光学特性模拟分析

从德鲁德理论出发,对多元共蒸法镀制的非均匀膜的折射率分布与沉积速率的关系进行了探讨;然后利用计算机辅助模拟,对德鲁德分布非均匀光学薄膜,从单周期和多周期、正变和负变、完整周期和存在半周期几个方面对其光学特性进行了系统分析.研究发现：其透射率的极小值和周期数的关系遵从周期数的三次多项式衰减规律,不同规律的德鲁德分布非均匀膜可用来设计不同功能的滤光片.     

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     

含有偏心球形微粒介质球的有效介电常量

对于处在均匀外电场中含有偏心球形微粒的介质球,利用分离变量法求出球内外的电场,给出了球外电偶极矩和电四极矩的近似表达式.首次引入含有偏心球形微粒介质球的有效介电常量,它不同于同心多层介质球的等效介电常量,不仅与介质球内的介质有关,而且与球外介质有关.数值结果显示了有效介电量数随偏心距和球外介质介电常量的变化情况.     

纳米孔隙薄膜中孔隙率与折射率关系的研究

用时域有限差分算法(FDTD)构造了纳米孔隙高分子薄膜的网格结构，并模拟了理想单色平面光波在纳米孔隙高分子薄膜中的传输过程，计算出不同孔隙率的薄膜所对应的等效折射率。模拟结果显示纳米孔隙薄膜的等效折射率与孔隙率呈线性递减的关系。还利用固体材料学中的混合材料等效介电常量理论建立了一种混合介质并联理论模型，很好地解释了纳米孔隙高分子薄膜孔隙率与等效折射率的关系而且得到了纳米孔隙高分子薄膜等效折射率与孔隙率的函数关系式。将模拟结果与混合介质并联理论模型相比较，发现该理论模型的函数曲线与时域有限差分算法模拟的结果相互吻合。     

Ge基底在8-11.5μm波段用蒸发均匀混合膜料获得合成折射率的有效和牢固的减反射膜

本文叙述在Ge基底上镀制对8-11.5μm中波段有效、牢固的减反射膜膜层,计算双层减反射膜的最小平均反射率与固定一层折射率、改变另一层折射率的关系。用这种方法可以获得各种膜料的组合结果。把均匀的CdTe/CeF_3双层膜与外层膜折射率由单蒸发源蒸发混合膜制CeF_3+SrF_2或CeF_3+SrF_2+CaF_2合成的、经过改进的膜层作了比较。增加Y_2O_3结合层和同时蒸发两种膜料,使两种膜料在位相面上非均匀混合后,明显地提高了膜层的牢固度。     

随机介质介电常量的涨落与光波的空间分布

采用随机介质统计模型和时域有限差分方法模拟了二维随机介质中光场的空间分布及其同介电常量涨落的关系。模拟中,散射微粒随机地分布在均匀介质中以增加光子在介质中滞留时间。不同随机强度α,形成不同空间结构的随机介质。通过小心地调节入射光波长,得到了不同随机介质中的场强分布。结果表明,随机介质介电常量的涨落导致在介质的某些区域形成一些特殊结构。这些结构延长了光子在其中的滞留时间,产生了光波的局域态,起到了光腔的作用,使得随机介质在抽运激励下能够产生激光辐射。这样的光腔在介质中是随机分布的,其数量与分布特征与介电常量涨落的强弱有关。     

用低压反应离子镀的方法制备Ge_(1-x)C_x单层非均匀增透膜的研究

用低压反应离子镀(RLVIP)的方法在Ge基底上制备了Ge1-xCx单层非均匀增透薄膜。随着沉积速率在0.05~0.4nm/s之间的变化,其折射率在2.31~3.42之间可变。实验结果表明,镀制的Ge1-xCx单层非均匀增透保护薄膜均为无定形结构,并实现了从2000~8000nm的宽波段增透。当沉积速率为0.1nm/s时,单面平均透过率从68.6%提高到了80.9%,比单面未镀膜时提高了17.9%。通过对薄膜的稳定性和牢固度进行测试表明,制备的Ge1-xCx单层非均匀增透薄膜具有良好的性能。     

Metal nanoparticle-doped coloured films on glass and polycarbonate substrates

In a program on the development of metal (e.g. Au, Ag, Cu and their alloy) nanoparticles in sol-gel derived films, attempts were made to synthesize different coloured coatings on glasses and plastics. The absorption position of surface plasmon resonance (SPR) band arising from the embedded metal nanoparticles was tailored by controlling the refractive index of the matrix for the development of different colours. Thus different coloured (pink to blue) coatings on ordinary sheet glasses were prepared by generating Au nanoparticles in mixed SiO₂-TiO₂ matrices having refractive index values ranging from about 1.41 to 1.93. In another development,in situ generation of Ag nanoparticles in the inorganic-organic hybrid host leads to the formation of different abrasion resistant coloured coatings (yellow to pink) on polycarbonate substrates after curing. As expected, the SPR peak of Ag or Au is gradually red-shifted due to the increase of refractive index of the coating matrices causing a systematic change of colour     

Optimized procedure for the manufacture of thin film filter prototypes

A simple procedure to minimize the number of trial-and-error high-vacuum depositions required to manufacture a thin film filter prototype is presented. For optical coatings obtained by thermal evaporation, the main difficulty is the accurate characterization (refractive index and thickness) of the layers under the actual deposition conditions. The proposed method is able to describe dispersion as well as inhomogeneity in the refractive index of the component layers. It requires only a suitable substrate holder attachment and standard thin film measurement equipment: a spectrophotometer and a three wavelength ellipsometer. The technique is illustrated with the development of an anti-reflection (AR) coating for glass which also includes an inhomogeneous layer.     

多层膜体折射率弱不均匀度反演计算的近似模型及性能分析

实际应用中的薄膜或多或少存在体折射率不均匀缺陷,其准确表征对于镀膜工艺参数调校、低损耗薄膜设计与制备分析等具有影响。从Schr-der近似出发,推导了体折射率弱不均匀薄膜的膜系特征矩阵,通过特征矩阵法推广,建立了体折射率弱不均匀多层膜光谱特性计算的近似模型。利用基于有效介质理论的多层均匀膜近似方法,讨论了上述近似模型的有效性、计算精度和时间消耗特性。结果表明,上述模型矩阵计算中引入体折射不均匀度这一参数,为多层膜体折射率不均匀缺陷反演提供了一种有效的手段,为基于宽带光谱测量数据拟合的膜层缺陷数值反演应用奠定了基础。     

Passivating TiO2 coatings for silicon solar cells by pulsed laser deposition

Pulsed laser deposition was used to deposit TiO₂ anti-reflection coatings for silicon solar cells. We deposited smooth coatings with an optimal refractive index of 2.3 for use as anti-reflection coating. The introduction of passivating qualities was achieved by deposition in different gasses. The best result was obtained with deposition in a water vapour ambient. The plasma shape and the position of the substrate in the plasma appeared important for properties such as the smoothness, the thickness distribution and the passivating quality. An increase in the measured effective lifetime of up to 137% during modulated free carrier absorption measurements was observed.     

磁控反应溅射法制备渐变折射率薄膜的模型分析

阐述了磁控反应溅射法制备渐变折射率薄膜的机理;探讨了磁控反应溅射法制备渐变折射率薄膜的理论模型,给出了渐变折射率薄膜的折射率与反应气体分压的关系,在一定的沉积参数下,由要得到的膜层折射率随膜层几何厚度的变化规律可推导出反应气体分压比随时间的变化规律;最后以制备折射率线性变化的薄膜为例说明了如何推导得到反应气体分压比随时间的变化规律. 关键词： 渐变折射率 磁控反应溅射 模型