原子层沉积在复杂光学表面的应用

摘要

原子层沉积(ALD)，是一种通过连续的饱和表面自限制反应沉积成膜的技术。相比传统制备技术得到的薄膜，原子层沉积制备薄膜具有优越的复形性、均匀性和致密性等特点，因此在复杂形貌表面制备高质量光学薄膜方向具有很大的潜力。本文围绕原子层沉积制备薄膜的优异特性进行展开，分别对氧化物薄膜和金属铱薄膜进行了研究分析，工作主要涉及以下内容:
　　首先进行了原子层沉积和传统光学薄膜制备技术的比较，深入理解了原子层沉积的机理和技术特性，详细探讨了影响原子层沉积效果的因素:前驱体的选取，表面化学，反应温度，反应腔内流体力学等。同时阐述了目前原子层沉积制备薄膜的特殊应用。
　　原子层沉积制备氧化物薄膜的研究。先从Al2O3和TiO2单层膜特性展开，通过对薄膜样品的反射率测量、椭偏测试和计算分析，得到了薄膜样品的光学常数和原子层沉积生长速率，验证了ALD沉积薄膜优异的均匀性和致密的特性。在此基础上，将其应用于石英管内壁减反膜和钙钛矿太阳能电池水气阻隔层的制备，并达到设计要求。
　　多孔氧化铝(PAA)上沉积极薄铱薄膜制备宽波段吸收器。基于FDTD solutions软件，设计了Ir/PAA结构的宽波段吸收器，以ALD制备的Ir薄膜作为吸收层，结合ALD复形性的优势，在多孔氧化铝内壁和底部沉积3nm左右Ir薄膜，在400nm-1100nm范围内，实现了93.4％的平均吸收率。进一步地提出了优化的四棱柱孔结构，能够显著提高此类吸收器的性能。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 光学薄膜应用与发展

1．2 光学薄膜常用制备方法

1．3 原子层沉积技术

1．4 原子层沉积技术原理和工艺特点

1．4．1 原子层沉积技术原理

1．4．2 原子层沉积技术工艺特点

1．5 本论文主要内容

2 原子层沉积特性和应用

2．1 原子层沉积技术特性

2．1．1 ALD前驱体

2．1．2 表面化学

2．1．3 反应温度

2．1．4 腔体流体力学

2．2 原子层沉积系统

2．3 原子层沉积的应用

2．3．1 特殊表面的应用

2．3．2 微结构的应用

3 ALD制备Al2O3和TiO2薄膜及其应用

3．1 单层薄膜的特性

3．1．2 Al2O3单层膜特性

3．1．3 TiO2单层膜特性

3．2 石英管减反膜制备

3．3 Al2O3用于太阳能电池的封装

3．4 本章小结

4 基于ALD制备宽波段吸收器

4．1 单层金属镀(Ir)薄膜特性

4．1．1 单层Ir薄膜光学特性

4．1．2 金属Ir薄膜吸收特性

4．2 宽波段吸收器

4．2．1 多孔氧化铝的制备

4．2．2 宽波段吸收器的设计和制备

4．2．3 宽波段吸收器实测特性

4．3 吸收机理

4．4 本章小结

5 总结与展望

参考文献

作者简历

研究生期间科研成果