溶胶-凝胶法制备TiO/SiO宽带增透膜及偏振分光膜研究

摘要

本文首先利用Mass膜系设计软件，根据多层膜理论，对由TiO2和Si02两种材料组成的交替多层膜进行理论模拟设计，得到最佳化和最优化的宽带增透膜模型和偏振分光膜模型。然后以理论模拟结果为指导，利用溶胶一凝胶技术，在酸催化体系中以钛酸丁酯(Ti(OBu)4)为前驱体制得TiO2溶胶，以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体制得Si02溶胶，采用提拉法在普通载玻片上分别镀制不同膜层结构的宽带增透膜和偏振分光膜。利用双光束紫外-可见分光光度计、原子力显微镜、拉曼光谱仪、椭圆偏振仪、双通道光率计等仪器对样品进行表征，研究了样品的透射光谱及透射比、表面形貌、膜层厚度、消光比等特性。 增透膜的模拟计算结果表明，垂直入射时，双面镀TiO2/Si02膜(hl膜)，在整个440-700nm波段，光线的透射比为99％左右，其增透效果要好于单面膜。根据理论模拟结果，实验采用“交替镀膜”法，制备出宽带增透TiO2/Si02多层膜，其方法有别于以往的Zi02+Si02“复合膜”法。实验发现，双面hl膜具有明显的宽带增透效果：在400-700rim波段，当光线垂直入射时，增透7％左右；45度角入射时，可增透10％。研究了提拉速度和退火温度对样品透射比的影响，结果表明，提拉速度为9cm/min，膜厚大约为255nm时，整个波段透射效果最好；退火处理对膜片的透射比影响较大，控制退火温度及提拉速度，可以使某些波段透射比增强。薄膜表面的AFM图表明h1膜的表面均匀性良好，80℃处理后薄膜膜层的均方根表面粗糙度(RMS)为1.682，平均粗糙度(RA)为1.208~300

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2溶胶-凝胶法

1.2.1溶胶-凝胶法简介

1.2.2溶胶-凝胶法的特点

1.2.3溶胶-凝胶法的分类和过程

1.2.4影响溶胶-凝胶过程的因素

1.2.5常用的几种镀膜方法

1.2.6影响薄膜厚度的一些因素

1.3屏幕显示中的光学薄膜

1.3.1概述

1.3.2偏振分光膜

1.3.3增透膜

1.4本论文的主要工作

1.5参考文献

第二章实验部分

2.1实验设计

2.2实验原料及仪器

2.2.1原料选择

2.2.2实验仪器

2.3溶胶的配制

2.4薄膜性质的测定及仪器

第三章TiO2/SiO2宽带增透膜的设计与制备

3.1实验与表征

3.1.1基片准备

3.1.2溶胶制备

3.1.3薄膜制备

3.1.4薄膜表征

3.2实验结果与分析

3.2.1模拟计算

3.2.2热处理对薄膜的影响

3.2.3催化条件对薄膜性能的影响

3.2.4薄膜的表面形貌表征

3.2.5双面镀膜直射、斜射时透射比增量对比

3.2.6不同类型膜片的透射比增量

3.2.7提拉速度对透射效果的影响

3.2.8退火温度对膜层透射比的影响

3.2.9样品的拉曼光谱

3.2.10匀胶机镀膜退火温度对透射比的影响

3.3本章小结

3.4参考文献

第四章偏振分光膜的设计、制备与表征

4.1实验设计

4.2模拟计算

4.2.1理论基础

4.2.2实验模拟

4.3样品结构设计

4.4样品检验

4.4.1偏振特性的测试

4.4.2消光比的测试

4.4.3偏振分光镜P光测试

4.4.4偏振分光镜P光消光比随入射角的变化关系

4.5本章小结

4.6参考文献

第五章结论

附录 硕士期间发表论文

致谢