雕塑薄膜及其制备方法研究+文献综述(2)
时间:2017-05-02 11:22 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.1 选题的科学意义和应用前景 雕塑薄膜是一种利用倾斜沉积技术制备的新型功能薄膜，通过改变沉积过程中基底和夹具的倾斜和旋转方式，可以得到各种形貌的雕塑结构，该薄膜在光学[2~4]、化学[5、6]、生物医学[7]等领域有着广泛的应用前景。在光学方面，倾斜沉积技术最大的特点就是可以利用单一的材料制备出折射率变化的，具有光学各向异性的薄膜。当蒸气入射角与基底成一定角度时，沉积的薄膜呈现明显的各向异性结构特征，当光线通过具有各向异性结构的薄膜时，自然光能够分解成两束光，出现类似于晶体中的双折射现象。因此雕塑薄膜又称之为雕塑双折射薄膜。与具有双折射特性的晶体材料相比，雕塑双折射薄膜具有更好的可控性和灵活性，并具有大面积化的优势。这对于偏振光学和光通信系统的研究与发展有着重要的意义，特别是对于光学系统集成化和多功能化的实现有着极大的促进作用，有望获得晶体双折射材料难以实现的新型的薄膜相位延迟片[8]、偏振器件[9]等。 由于雕塑薄膜的多孔程度可以方便地通过制备参数进行控制，从而控制其填充密度，所以雕塑薄膜可以用来制作渐变或梯度折射率滤光片。通过降低其体密度还可以做成超低折射率材料，这种超低折射率材料目前在提高LED发光效率等方面已经得到应用。利用雕塑薄膜的多孔结构还可将其制成用于气体或液体的传感器探测元件、性能优异的光催化材料、热障涂层、向列液晶载体等多种功能器件。 螺旋状雕塑薄膜或手性雕塑薄膜具有圆布拉格现象，因此可制成对左右旋圆偏振光敏感的超窄带或宽带滤光片、左右旋圆偏振光的转换器等。倾斜柱状结构的雕塑薄膜具有双折射特性，因此可用于制作双折射的偏振器、全反射片、位相延迟片等。与目前常用的晶体材料的位相延迟片相比，雕塑薄膜位相延迟片没有尺寸限制、成本低且结构可控。 在具有周期性预结构的基片上制备雕塑薄膜还为三文光子晶体提供一种有效制备方法。Ovidiu Toader等[10]在Science上首次提出了可以用这种方法制备盘旋状三文光子晶体，M．O．Jensen等随后成功实现了这一设想。倾斜沉积制备三文光子晶体的方法随后得到广泛的研究与使用。麻省理工的纳米技术专家[11]也充分肯定了GLAD技术在光子晶体制备方面的前景。相比精密机械加工法、半导体工艺法、胶体自组织法、光学全息法等，由于雕塑薄膜采用物理气相沉积方法制备，理论上传统的膜料都可以作为制备光子晶体的材料，此外，由于雕塑薄膜不需经过刻蚀等复杂工艺就可以直接在半导体基片上沉积，所以GLAD技术还可以与成熟的平面半导体技术结合。 1.2 国内外发展现状 1.3 本课题的主要研究内容 （1）薄膜生长理论的发展 介绍薄膜的生长过程和薄膜技术的发展，阐述雕塑薄膜的生长理论，分析雕塑薄膜形成的原因以及影响薄膜微观形态的因素。 （2）雕塑薄膜制备方法的研究 倾斜沉积的方法是生成雕塑薄膜的基本方法。归纳总结国内外前人生产雕塑薄膜的不同方法。 （3）用斜沉积的方法镀制雕塑薄膜 在实验室现有的条件下，用斜沉积的方法镀制TiO2雕塑薄膜，并且通过修改不同工艺参数，观察不同工艺参数对雕塑薄膜的光学参数的影响。 （4）测量薄膜参数 用分光光度计测量薄膜的厚度和有效折射率。对比测量的结果，归纳出薄膜厚度、有效折射率和各个沉积参数之间的关系。 （5）分析结果 分析前面工作所得到的结果，指出论文中的不足和可以改进之处，并对以后雕塑薄膜的发展阐述一些自己的看法。 (责任编辑：qin) |