溶胶凝胶法制备抗激光损伤SiO2疏水减反射膜

通过溶胶-凝胶法,在碱性条件下水解缩聚正硅酸乙酯获得含有SiO2颗粒的溶胶;以甲基三乙氧基硅烷在酸性条件下水解缩聚获得双链聚合物溶液,作为疏水基团的引入剂。用两者的混合物在玻璃片上旋转镀膜。利用光子相干光谱法、透射电子显微镜、小角X射线散射等方法研究了溶胶微结构,利用紫外-可见光谱仪和接触角测定仪测量薄膜的透射率和疏水性。单面反射率最低降至0.01%,对水接触角最高为118°。利用Nd:YAG激光（1 064nm）测量了薄膜的激光损伤阈值,随混合溶胶中双链聚合物含量的增加损伤阈值减小,但均高于20J/cm2（1ns脉冲）。由于薄膜既保持了纳米氧化硅薄膜的多孔性,又在颗粒及孔表面以甲基修饰,水对薄膜的浸润能力大大降低,因此薄膜的时间稳定性大大增强,同时也保证了较高的损伤阈值和透射率。     

溶胶-凝胶法制备有机硅掺杂有机/无机复合疏水性减反射膜的研究

以正硅酸乙酯(TEOS)和硅油为前驱体,在碱性催化体系中制备出有机硅改性二氧化硅溶胶,采用提拉法获得了具备疏水性能的二氧化硅减反膜。通过透射电镜、扫描探针显微镜、红外光谱、分光光度计、表面轮廓仪等多种方法研究了改性后的膜层性能。在高湿度环境中存放两周后,在波长确定的情况下,常规二氧化硅减反膜透过率由99.2%降到了96.5%,疏水改性膜层透过率仍然高于99%。与常规减反膜相比,疏水改性减反膜在高湿度条件下防止潮气侵蚀的性能得到了大幅度的提高。     

杂质对溶胶-凝胶SiO2薄膜激光损伤的影响

采用溶胶-凝胶法制备了含有吸收性杂质和非吸收性杂质的SiO2增透膜,采用波长为1 064 nm的激光对其进行了小光斑激光预处理,对比研究了预处理前后的激光损伤差异,研究表明：激光预处理对于洁净的SiO2薄膜影响不大;含10 μm SiO2颗粒杂质的样品微透镜效应很明显,容易成为损伤起始的种子,激光预处理后情况有所改善;含有CeO2颗粒杂质的样品表现出了很强的吸收性质,损伤阈值降低到不足洁净样品的一半。所有样品激光预处理后损伤形貌未发生变化,透光率峰值均有约50 nm的蓝移。     

溶胶-凝胶法制备疏水性自组装SiO2薄膜

 以正硅酸乙酯（TEOS）和六甲基二硅氮烷（HMDS）为前驱体,研究了引入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对膜层的影响,在碱催化条件下制备了改性的二氧化硅溶胶,并采用提拉涂膜的方法在石英基底上涂膜。对不同组分的薄膜,先经热处理或紫外辐照处理,然后用十八烷基三氯硅烷（OTS）/甲苯溶液对膜层表面进行化学修饰,制备出疏水性能良好的纳米二氧化硅自组装薄膜,分析了不同后处理方法对膜层透过率、接触角、膜层表面微观形貌和激光损伤阈值影响。实验结果表明：溶胶中加入PVP提高了膜层的平整度,经OTS改性后膜层疏水性和激光损伤阈值均得到提高。     

溶胶凝胶法制备PMMA/SiO2杂化材料

 针对目前PMMA/SiO₂杂化材料制备过程中容易出现的相分离问题，采用原位聚合和同步溶胶凝胶过程制备了聚合物链段与无机组分间有化学键作用的PMMA/SiO₂杂化材料，并应用透射电子显微镜、红外光谱分析仪、X射线衍射分析仪、热失重分析仪等对不同SiO₂含量的PMMA/SiO₂杂化材料的形貌及结构进行了研究。结果表明：SiO₂含量在20%～60%间的PMMA/SiO₂杂化体系没有明显的相分离现象，SiO₂含量在20%～40%间的杂化体系的透光性较好。     

溶胶凝胶法制备PMMA/SiO2杂化材料

针对目前PMMA/SiO2杂化材料制备过程中容易出现的相分离问题,采用原位聚合和同步溶胶凝胶过程制备了聚合物链段与无机组分间有化学键作用的PMMA/SiO2杂化材料,并应用透射电子显微镜、红外光谱分析仪、X射线衍射分析仪、热失重分析仪等对不同SiO2含量的PMMA/SiO2杂化材料的形貌及结构进行了研究。结果表明：SiO2含量在20%～60%间的PMMA/SiO2杂化体系没有明显的相分离现象,SiO2含量在20%～40%间的杂化体系的透光性较好。     

杂质对溶胶-凝胶SiO2薄膜激光损伤的影响

 采用溶胶-凝胶法制备了含有吸收性杂质和非吸收性杂质的SiO₂增透膜,采用波长为1 064 nm的激光对其进行了小光斑激光预处理,对比研究了预处理前后的激光损伤差异,研究表明：激光预处理对于洁净的SiO₂薄膜影响不大;含10 μm SiO₂颗粒杂质的样品微透镜效应很明显,容易成为损伤起始的种子,激光预处理后情况有所改善;含有CeO₂颗粒杂质的样品表现出了很强的吸收性质,损伤阈值降低到不足洁净样品的一半。所有样品激光预处理后损伤形貌未发生变化,透光率峰值均有约50 nm的蓝移。     

溶胶-凝胶法制备高折射率TiO2薄膜

采用溶胶- 凝胶法制备了TiO2纳米晶溶胶,并以旋涂法（spin-coating）镀制了高折射率光学薄膜。借助光散射技术和透射电镜研究了溶胶的微结构。采用原子力显微镜、场发射扫描电镜、紫外-可见-近红外光谱仪、椭偏仪、漫反射吸收光谱及强激光辐照实验,对膜层的结构、光学性能及抗激光损伤性能进行了系统的表征。结果显示:纳米晶薄膜的折射率达到了1.9,而传统的溶胶-凝胶薄膜折射率只有1.6;同时纳米晶薄膜的抗激光损伤阈值与传统的溶胶-凝胶薄膜相差不大,在1 064 nm处分别为16.3 J/cm2(3 ns脉冲) 和16.6 J/cm2(3 ns脉冲);纳米晶溶胶薄膜可以在保持较高抗激光损伤阈值情况下,大幅度提高薄膜折射率。     

溶胶-凝胶法制备纳米多孔SiO2薄膜

以正硅酸乙酯(TEOS)为原料，采用旋转涂敷的方法，结合溶胶-凝胶技术在硅衬底上制备超低介电常数多孔SiO₂薄膜.采用两种不同的改性方法对薄膜表面进行改性，傅里 叶变换红外光谱分析发现改性后薄膜中含有大量的—CH₃键，从而减少了孔洞塌陷.用扫 描电子显微镜观察薄膜的表面形貌，发现薄膜内孔洞尺寸在70—80 nm之间.调节溶胶pH值，发现pH值越小凝胶时间越长.对改性样品热处理的结果表明，在300 ℃时介电常数最低达2.05. 关键词： 2')" href="#">多孔SiO₂ 低介电常数 溶胶-凝胶     

利用氟硅烷提高溶胶-凝胶SiO2增透膜的疏水性

 以正硅酸乙酯为前驱体，氨水为催化剂，采用溶胶 凝胶法制备了二氧化硅增透膜；通过自组装技术，用氟硅烷对膜层进行表面修饰，制得了疏水增透膜，克服了常规增透膜亲水的缺点。采用红外光谱、分光光度计、扫描探针显微镜和静滴接触角测量仪等测试手段分析了薄膜的特性。结果表明：疏水增透膜的峰值透光率为99.7％，疏水角为110°；氟硅烷自组装改性不影响二氧化硅增透膜的光学性能。     

单甲基原位改性SiO2疏水减反膜的制备与性能研究

 在碱性条件下通过TEOS和MTES的共水解缩聚反应制备了单甲基原位改性的SiO₂溶胶，并使用提拉法在K9玻璃基片上镀制了疏水减反膜。通过透射电镜（TEM）考察了镀膜溶胶的微结构，分别使用红外光谱（FTIR）分析了薄膜的组分，用原子力显微镜（AFM）观察了薄膜的表面形貌和起伏状况，用紫外可见光谱（UV-vis）考察了薄膜的减反射性能，用接触角仪测量了薄膜对水的接触角。并使用“R-on-1”的方式测量了薄膜在Nd:YAG激光（1 064 nm，1 ns）作用下的损伤阈值。结果表明，通过共水解缩聚反应可以把甲基引入镀膜溶胶簇团中，改善了溶胶簇团的网络结构，使薄膜得到相当好的疏水性能和更好的抗激光损伤性能，同时薄膜能保持较好的减反射性能。     

聚乙二醇对溶胶-凝胶SiO2增透膜激光损伤行为的影响

 采用溶胶-凝胶工艺制备了聚乙二醇（PEG）改性SiO₂单层增透膜,用输出波长1.06 μm,脉宽3 ns的调Q激光系统产生的强激光进行辐照实验。观察了添加PEG前后的膜层的微结构、表面形貌以及激光损伤行为的变化,讨论了PEG对薄膜激光损伤行为产生影响的机制。结果表明：添加的PEG可以修饰、导向溶胶簇团的生长和交联,并使之有序,由此制备的薄膜结构规整,微缺陷减少,这就提高了膜层的激光损伤阈值;在激光辐照过程中,膜料吸收激光能量,膜层温度升高,膜层的PEG分子受热逐步分解挥发,膜层产生损伤。     

溶胶-凝胶法MgF2紫外增透膜的制备和性能研究

 采用溶胶-凝胶法,以醋酸镁和氟化氢为原料,以甲醇为溶剂制备了MgF₂溶胶,利用浸渍提拉法在洁净石英基片上镀膜,考察了反应温度对溶胶微结构、薄膜结构和性能的影响。样品采用激光动态光散射、透射电镜、X射线粉体衍射仪、紫外-可见光谱仪、原子力显微镜进行表征。结果表明：通过该方法制备的表面平整的低折射率MgF₂薄膜,在紫外区具有很好的增透性能,同时在紫外波长355 nm激光的辐照下（脉宽6 ns）,薄膜具有较高的抗激光损伤性能,激光损伤阈值达10.85 J·cm^-2。     

溶胶-凝胶法制备高折射率TiO2薄膜

 采用溶胶- 凝胶法制备了TiO₂纳米晶溶胶,并以旋涂法（spin-coating）镀制了高折射率光学薄膜。借助光散射技术和透射电镜研究了溶胶的微结构。采用原子力显微镜、场发射扫描电镜、紫外-可见-近红外光谱仪、椭偏仪、漫反射吸收光谱及强激光辐照实验,对膜层的结构、光学性能及抗激光损伤性能进行了系统的表征。结果显示:纳米晶薄膜的折射率达到了1.9,而传统的溶胶-凝胶薄膜折射率只有1.6;同时纳米晶薄膜的抗激光损伤阈值与传统的溶胶-凝胶薄膜相差不大,在1 064 nm处分别为16.3 J/cm²(3 ns脉冲) 和16.6 J/cm²(3 ns脉冲);纳米晶溶胶薄膜可以在保持较高抗激光损伤阈值情况下,大幅度提高薄膜折射率。     

聚乙二醇对溶胶-凝胶SiO2增透膜激光损伤行为的影响

采用溶胶-凝胶工艺制备了聚乙二醇（PEG）改性SiO2单层增透膜,用输出波长1.06 μm,脉宽3 ns的调Q激光系统产生的强激光进行辐照实验。观察了添加PEG前后的膜层的微结构、表面形貌以及激光损伤行为的变化,讨论了PEG对薄膜激光损伤行为产生影响的机制。结果表明：添加的PEG可以修饰、导向溶胶簇团的生长和交联,并使之有序,由此制备的薄膜结构规整,微缺陷减少,这就提高了膜层的激光损伤阈值;在激光辐照过程中,膜料吸收激光能量,膜层温度升高,膜层的PEG分子受热逐步分解挥发,膜层产生损伤。     

Analysis of material modifications induced during laser damage in SiO2 thin films

The damage mechanisms in silica thin films exposed to high fluence 1064 nm nano-second laser pulses are investigated. The thin films under study are made with different techniques (evaporation and sputtering, with and without ion assistance) and the results are compared. The material morphological, optical and structural modifications are locally analyzed with optical microscopy and profilometry, photoluminescence and absorption microscopies. These observations are made for fluences near and above the laser damage threshold, and also in the case of multiple pulse irradiations. An increase in absorption in and around the damages is observed, as well as the generation of different defects that we spatially resolve with absorption and luminescence mappings.     

短波段光学减反膜的溶胶-凝胶法制备及性能分析

 随着大型激光器的发展，对短波段减反膜的要求日益提高，其中钕玻璃激光三倍频（355nm）的减反射成为新的技术要点。采用溶胶-凝胶工艺合成SiO₂溶胶，采用提拉镀膜法制备纳米多孔SiO₂薄膜，薄膜厚度为75nm，折射率控制在1.22，镀制在石英基底上的薄膜其355nm波长的反射率仅为0.2%。通过氨处理工艺和薄膜的表面修饰，薄膜的抗磨擦性能和疏水性能大大提高，薄膜经过蘸有灰尘、乙醇的棉花球擦洗20次和50次后，透射率最大值仅分别降低0.13% 和 0.39%，与水珠的接触角达到110°。