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如此神奇的氟化鎂薄膜,你知道嗎?

時間:2021-05-31 10:18:38 來源:新華網 點擊:次

氟化鎂晶體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材料,其用途十分廣泛,常被用來制作氟化鎂薄膜。

高透過率的氟化鎂薄膜有很多種制備方法,例如:真空蒸發、等離子體輔助沉積、濺射方法等。在工業上,最多采用的是濺射方法,因為它能夠實現在比較低的襯底溫度下氣相生長,且可得到大面積的薄膜。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着氟空位,氟鎂比失配,并且存在着很強的光學吸收。後經過研究人員的試驗,脈沖激光澱積薄膜制備技術出現在人們眼前,它可以很好地保持體材料中F/Mg的化學配比,并且具有透過率高、折射率低的特點。

雖然氟化鎂薄膜制備過程比較繁瑣,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阈值高等優異性能,所以它成為了制備增透膜、高反膜和高損傷阈值膜的重要材料。一起來了解一下,氟化鎂薄膜在各種光學膜層制備中的應用吧。

1.用作鏡頭材料

在玻璃基體上鍍制薄膜,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,因為它不僅有合适的折射率,接近于單層膜的理論值,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.制作Cu-MgF2納米金屬陶瓷薄膜

研究人員通過真空蒸發技術制備出Cu-MgF2納米金屬陶瓷薄膜。微結構分析表明該薄膜由fcc-Cu晶粒均勻分布于主要呈非晶态的MgF2陶瓷基體中構成的,其平均粒度約為14~16nm。

3.制作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面反射所産生的光程差,使得兩束反射光幹涉相消,從而減弱反射,增加透射。在太陽電池材料和入射光譜确定的情況下,減反射的效果決定于減反射膜的折射率及厚度。

MgF2與ZnS具有較為恰當的折射率,有較寬的透明範圍,是較常用的減反射材料組合。研究人員利用兩者特點,經過試驗得出:Al0.8Ga0.2As/GaAs太陽電池表面蒸鍍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.制作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膜系設計軟件,通過雙源共蒸工藝制備了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為5.56%,減反特性優于分層介質減反膜,适合于全天候的服役環境。

相信随着科技的發展,氟化鎂薄膜将憑借其優異特性在更多領域發揮作用。



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