基于周期結(jié)構(gòu)模型的光學(xué)薄膜折射率研究

摘 要：傳統(tǒng)方法測量折射率材料精度無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，為了解決這個(gè)問題，提出基于周期結(jié)構(gòu)模型的光學(xué)折射率研究。利用周期結(jié)構(gòu)模型，確定薄膜的光學(xué)常數(shù)，在依據(jù)各材料在反應(yīng)氣體中的配比，測量光學(xué)薄膜折射率。由此完成周期結(jié)構(gòu)模型的光學(xué)薄膜折射率研究方法的設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)論證，所提方法相比傳統(tǒng)研究方法的精度更高。

關(guān)鍵詞：周期結(jié)構(gòu)模型;光學(xué)薄膜;折射率;光學(xué)常數(shù)

周期性結(jié)構(gòu)是由其基本單元按照相同的方式堆積而成的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)具有周期性排布的特點(diǎn)，力學(xué)計(jì)算簡單，便于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。傳統(tǒng)的光學(xué)薄膜制備是采用PECVD技術(shù)，這種方法耐腐蝕性較好，光學(xué)特性較差。為此，提出基于周期結(jié)構(gòu)模型的光學(xué)薄膜折射率研究。該方法利用周期結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)勢，提高太陽電池的轉(zhuǎn)換效率，這種方法可以減少一部分成本，還能提高產(chǎn)能，易于控制。最重要的是采用光學(xué)減反膜的薄膜材料，具有較低的折射率，可以與其他高折射率的薄膜材料匹配，用于制備高反射膜。

一、基于周期結(jié)構(gòu)模型的光學(xué)薄膜折射率研究方法設(shè)計(jì)

（一）周期結(jié)構(gòu)模型薄膜的光學(xué)常數(shù)確定

應(yīng)用周期結(jié)構(gòu)模型設(shè)定光薄膜的光學(xué)常數(shù)。一般材料折射率均存在色散，色散的存在會(huì)導(dǎo)致光譜透射率和反射率曲線上相鄰的兩個(gè)干涉峰的極值產(chǎn)生差異。由于短波段的折射率較高，所以短波段的反射率峰值要大于長波段的峰值。不同薄膜材料的折射率可用一定色散關(guān)系表示，為調(diào)整兩者關(guān)系，應(yīng)用周期結(jié)構(gòu)模型，按照薄膜的性質(zhì)，做出三個(gè)假定，主要關(guān)注的是薄膜的波長范圍;

由圖2可知，采用文章設(shè)計(jì)的研究方法的折射率更高，以1號(hào)和2號(hào)工藝參數(shù)為基礎(chǔ)，保持SiH4與N2流量比例為1：1，以此增加反應(yīng)氣體的總流量。以3號(hào)和4號(hào)工藝參數(shù)為基礎(chǔ)的SiH4和N2的總流量分別為120SCCM，160 SCCM、150 SCCM，折射功率為200W，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，基于周期結(jié)構(gòu)模型的光學(xué)薄膜折射率研究方法可以有效提高反應(yīng)氣體總流量和折射率，而且折射率提高至2.065，消光系數(shù)也有上升的趨勢。而采用傳統(tǒng)研究方法的折射率較低，而且會(huì)受射頻功率和工作溫度以及工作壓強(qiáng)的影響，導(dǎo)致低折射率材料、中間折射率材料和高折射率材料精度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的需求。

綜上所述，基于周期結(jié)構(gòu)模型的光學(xué)薄膜折射率研究方法不會(huì)受射頻功率和工作溫度以及工作壓強(qiáng)的影響，測量結(jié)果的精度更符合標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的需求。

三、結(jié)語

文章針對傳統(tǒng)研究方法存在的缺陷，提出基于周期結(jié)構(gòu)模型的光學(xué)薄膜折射率研究方法。在實(shí)驗(yàn)中，傳統(tǒng)的研究方法在工藝參數(shù)的選擇中，環(huán)境因素對光學(xué)薄膜的消光系數(shù)影響較大，從不同折射率薄膜的精度實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)，折射率偏差主要是儀器穩(wěn)定性所引入的，而薄膜的材料原因所占比重較小，因此，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中，需要針對這個(gè)問題進(jìn)行詳細(xì)的研究。

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作者簡介：蘭慧琴（1987- ），女，漢族，福建龍巖人，講師，碩士，研究方向：薄膜光學(xué)。