论文摘要
本文基于TFC膜系设计软件，对380~780nm可见光波段的MgF2/TiO2减反射膜系在考虑了封装材料后进行了优化设计，并在理论设计的基础之上展开了实验研究。首先，对各单层膜的制备工艺进行了大量研究，主要工艺参数为电子束流大小、镀膜时间，衬底温度，工作压强等。通过扫描电子显微镜，椭圆偏振仪、X射线衍射仪、紫外-可见光吸收/反射谱测试仪表征薄膜的结构和性能，并分析了其随各工艺参数变化的基本规律。然后在此基础上，在硅衬底上制备了MgF2/TiO2双层减反射膜，并使用分光光度计测试了其反射谱。本工作主要得出如下结论：（1）对于单层TiO2薄膜，随着镀膜时间的增加，膜层的厚度也逐渐增加，膜层的致密性逐渐提高，薄膜表面逐渐变得光滑平整；随着膜层厚度的逐渐增加，薄膜的折射率在2.0～2.25之间变动，即薄膜的折射率与膜层厚度没有必然的相关关系，薄膜的折射率在波长一定时可以看作恒定的值；镀膜时间与膜层厚度基本成线性关系，直线的斜率就是该工艺条件下薄膜的沉积速率；（2）对于单层TiO2薄膜，随着衬底温度的升高，膜层的致密性逐渐提高，薄膜表面逐渐变得光滑平整；随着衬底温度的不断升高，薄膜的折射率不断升高；当衬底温度等于200℃时薄膜的沉积速率最大；（3）对于单层TiO2薄膜，随着工作压强从1.0×10-3pa升高到5.0×10-3pa，膜层的致密性逐渐增强，薄膜表面逐渐从粗糙不平整变为光滑平整，但随着工作压强从5.0×10-3pa升高到9.0×10-3pa，膜层的致密性逐渐减弱，薄膜表面逐渐变得粗糙不平整；用电子束蒸发沉积TiO2薄膜时工作压强的最佳值为5.0×10-3pa左右，此时沉积的薄膜是折射率为2.3的非晶态薄膜；而当工作压强等于3.0×10-3pa时薄膜的沉积速率最大；（4）对于单层TiO2薄膜，250℃条件下制备的TiO2薄膜在经过450℃退火处理30min后晶体结构类型发生了转变，薄膜由非晶态TiO2薄膜转变为晶态TiO2薄膜；（5）对于单层MgF2薄膜，随着镀膜时间的增加，膜层的厚度也逐渐增加，膜层的致密性逐渐提高，薄膜表面逐渐变得光滑平整；随着膜层厚度的逐渐增加，薄膜的折射率在1.373～1.384之间浮动，即薄膜的折射率与膜层厚度之间没有必然的相关关系，薄膜的折射率在波长一定时可以看作恒定的值；随着镀膜时间的增加，膜层厚度也随之增加，也就是说镀膜时间与膜层厚度基本成线性关系，直线的斜率就是该工艺条件下薄膜的沉积速率；（6）对于单层MgF2薄膜，随着衬底温度的升高，膜层的致密性逐渐提高，薄膜表面逐渐变得光滑平整；当衬底温度为400℃时薄膜的结晶性最好；除衬底温度为250℃外，薄膜的折射率在1.366～1.387之间浮动，即薄膜的折射率与衬底温度之间没有必然的相关关系，薄膜的折射率在波长一定时可以看作恒定的值；随着衬底温度从250℃升高到400℃，沉积速率基本呈上升趋势；（7）对于MgF2/TiO2双层减反射膜，在波长为500～600nm和800～1200nm时，经过300～500℃退火后的双层减反射膜的反射率高于未经退火处理的双层减反射膜的反射率；未经退火处理封装后得到的膜层其减反射效果会优于经退火处理封装后得到的膜层的减反射效果。