氟化鎂晶體(ti) 具有很好的光學性能、機械性能及化學穩定性,是一種非常重要的光功能晶體(ti) 材料,其用途十分廣泛,常被用來製作氟化鎂薄膜。
高透過率的氟化鎂薄膜有很多種製備方法,例如:真空蒸發、等離子體(ti) 輔助沉積、濺射方法等。在工業(ye) 上,最多采用的是濺射方法,因為(wei) 它能夠實現在比較低的襯底溫度下氣相生長,且可得到大麵積的薄膜。但是濺射方法也有其弊端:通常在純Ar氣氛中得到的氟化鎂薄膜存在著氟空位,氟鎂比失配,並且存在著很強的光學吸收。後經過研究人員的試驗,脈衝(chong) 激光澱積薄膜製備技術出現在人們(men) 眼前,它可以很好地保持體(ti) 材料中F/Mg的化學配比,並且具有透過率高、折射率低的特點。
雖然氟化鎂薄膜製備過程比較繁瑣,但因其具有折射率低、透明波段寬、能隙寬、熱穩定性好、機械強度大和激光損傷(shang) 閾值高等優(you) 異性能,所以它成為(wei) 了製備增透膜、高反膜和高損傷(shang) 閾值膜的重要材料。一起來了解一下,氟化鎂薄膜在各種光學膜層製備中的應用吧。
1.用作鏡頭材料
在玻璃基體(ti) 上鍍製薄膜,以增加光的透過率的實際應用中,就單層增透膜而言,最常使用的就是氟化鎂,因為(wei) 它不僅(jin) 有合適的折射率,接近於(yu) 單層膜的理論值,而且它質地堅硬,穩定性好。因此,它除了起增透的作用外,還是一層保護膜,可以增加某些玻璃的化學穩定性。
2.製作Cu-MgF2納米金屬陶瓷薄膜
研究人員通過真空蒸發技術製備出Cu-MgF2納米金屬陶瓷薄膜。微結構分析表明該薄膜由fcc-Cu晶粒均勻分布於(yu) 主要呈非晶態的MgF2陶瓷基體(ti) 中構成的,其平均粒度約為(wei) 14~16nm。
3.製作AlxGa1-xAs/GaAs太陽電池MgF2/ZnS雙層減反射膜
減反射膜的基本原理是利用光波在減反射膜上下表麵反射所產(chan) 生的光程差,使得兩(liang) 束反射光幹涉相消,從(cong) 而減弱反射,增加透射。在太陽電池材料和入射光譜確定的情況下,減反射的效果決(jue) 定於(yu) 減反射膜的折射率及厚度。
MgF2與(yu) ZnS具有較為(wei) 恰當的折射率,有較寬的透明範圍,是較常用的減反射材料組合。研究人員利用兩(liang) 者特點,經過試驗得出:Al0.8Ga0.2As/GaAs太陽電池表麵蒸鍍MgF2/ZnS雙層減反射膜可明顯減少太陽光的反射,增加光吸收,提高太陽電池短路電流和轉換效率。
4.製作MgF2-TiO2混合漸變折射率薄膜
由研究人員利用混合介質理論模型和TFCalc膜係設計軟件,通過雙源共蒸工藝製備了MgF2-TiO2混合漸變折射率薄膜。結果發現這種薄膜在400至800nm波段的平均反射率僅(jin) 為(wei) 5.56%,減反特性優(you) 於(yu) 分層介質減反膜,適合於(yu) 全天候的服役環境。
相信隨著科技的發展,氟化鎂薄膜將憑借其優(you) 異特性在更多領域發揮作用。
本文由石家莊市槁城區第九中學高級教師韓素娟進行科學性把關(guan) 。
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