溶膠-凝膠法制備TiO-,2--SiO-,2-寬帶增透膜及偏振分光膜研究.pdf

1、本文首先利用Mass膜系設(shè)計軟件，根據(jù)多層膜理論，對由TiO2和Si02兩種材料組成的交替多層膜進(jìn)行理論模擬設(shè)計，得到最佳化和最優(yōu)化的寬帶增透膜模型和偏振分光膜模型。然后以理論模擬結(jié)果為指導(dǎo)，利用溶膠一凝膠技術(shù)，在酸催化體系中以鈦酸丁酯(Ti(OBu)4)為前驅(qū)體制得TiO2溶膠，以正硅酸乙酯(TEOS)為前驅(qū)體制得Si02溶膠，采用提拉法在普通載玻片上分別鍍制不同膜層結(jié)構(gòu)的寬帶增透膜和偏振分光膜。利用雙光束紫外-可見分光光度計、原子力

2、顯微鏡、拉曼光譜儀、橢圓偏振儀、雙通道光率計等儀器對樣品進(jìn)行表征，研究了樣品的透射光譜及透射比、表面形貌、膜層厚度、消光比等特性。 增透膜的模擬計算結(jié)果表明，垂直入射時，雙面鍍TiO2/Si02膜(hl膜)，在整個440-700nm波段，光線的透射比為99％左右，其增透效果要好于單面膜。根據(jù)理論模擬結(jié)果，實驗采用“交替鍍膜”法，制備出寬帶增透TiO2/Si02多層膜，其方法有別于以往的Zi02+Si02“復(fù)合膜”法。實驗發(fā)現(xiàn)，雙

3、面hl膜具有明顯的寬帶增透效果：在400-700rim波段，當(dāng)光線垂直入射時，增透7％左右；45度角入射時，可增透10％。研究了提拉速度和退火溫度對樣品透射比的影響，結(jié)果表明，提拉速度為9cm/min，膜厚大約為255nm時，整個波段透射效果最好；退火處理對膜片的透射比影響較大，控制退火溫度及提拉速度，可以使某些波段透射比增強(qiáng)。薄膜表面的AFM圖表明h1膜的表面均勻性良好，80℃處理后薄膜膜層的均方根表面粗糙度(RMS)為1.682，平

4、均粗糙度(RA)為1.208~300"C退火后，其RMS為0.289，RA僅為0.207；550"C退火后，其RMS為0.167，RA僅為0.108。隨著退火溫度升高，表面粗糙度降低，而表面粗糙度大的薄膜其透射效果較好，這主要是由于隨退火溫度升高-OH被除去的緣故。 偏振分光膜的模擬計算結(jié)果表明，TiO2/Si02四層膜(1hlh膜)，在400-700rim比較寬的波帶范圍內(nèi)，其透射比和反射比接近50％，能夠很好地實現(xiàn)分光；其S

5、光反射比可以達(dá)到95％，JF，光的透射比在90％左右，能夠較好地分開S光和P光。在實驗室中，利用溶膠.凝膠技術(shù)，采用提拉法鍍制了此種薄膜，對樣品的偏振特性及消光比等做了測量。實驗測試結(jié)果如下：透射JF'光在檢偏器的轉(zhuǎn)動360度的情況下，其曲線變化遵循馬呂斯定律，且相對于最大光強(qiáng)，最小光強(qiáng)基本為O；兩光強(qiáng)峰值對稱，這說明樣品棱鏡的起偏振性能良好。樣品的消光比為476：1。在400-700hm比較寬的波段范圍內(nèi)，樣品的P光的透射比超過80％