寬譜廣角仿生減反射結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、減反射結(jié)構(gòu)能夠有效抑制光在結(jié)構(gòu)表面的反射，從而增加光吸收、透射，其在光伏、光顯示、光探測等多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有的減反射結(jié)構(gòu)往往只能在較窄波段范圍或者特定的入射光角度下發(fā)揮作用。因此亟需尋找一種寬譜廣角的減反射結(jié)構(gòu)，而自然界中生物經(jīng)過億萬年的進化已產(chǎn)生了許多精巧的減反射微納結(jié)構(gòu)，這給新型高效減反射結(jié)構(gòu)的設(shè)計帶來了啟迪。
　　本論文采用基于麥克斯韋電磁學理論，利用有限時域差分法研究了黑蚱蟬（Cryptotympana atra

2、ta Fabricius）透明膜翼以及藍閃蝶（Morpho menelaus）藍色蝶翅。在此基礎(chǔ)上設(shè)計出類似“漢諾塔”（Tower of Hanoi）的錐形硅多層膜結(jié)構(gòu)，使其兼具紫外-可見-近紅外（300nm-1100nm）減反射性能和較低的角度依賴特性。本論文具體內(nèi)容如下：
　　1.針對蟬翼凸起狀結(jié)構(gòu)建立了硅納米錐模型并研究了其反射與其底部直徑 S以及高度 L的關(guān)系，確定 S=150nm、L=500nm為其在300nm-1100

3、nm波段最優(yōu)減反結(jié)構(gòu)參數(shù)，該參數(shù)的納米錐結(jié)構(gòu)在研究波段的平均反射低達1%。將優(yōu)化的納米錐結(jié)構(gòu)與平板硅結(jié)構(gòu)以及硅納米柱結(jié)構(gòu)進行了比較，從反射曲線、電磁場分布、能量吸收密度分布等多個方面證實了納米錐結(jié)構(gòu)優(yōu)異的全波段減反射以及陷光性能。
　　2.仿照藍閃蝶鱗片脊上的微結(jié)構(gòu)建立了樹枝模型并通過探究發(fā)現(xiàn)藍閃蝶反射較低的角度依賴性來源于多層膜結(jié)構(gòu)。據(jù)此建立了硅多層膜結(jié)構(gòu)模型并引入減反依賴因子σ來衡量其反射依賴特性，研究發(fā)現(xiàn)膜層厚度L1與膜間厚