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行理論模擬設計，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。然后以理論模擬結果為指導，利用溶膠一凝膠技術，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構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。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，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，最小光強基本為O；兩光強峰值對稱，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％