基于周期結構模型的光學薄膜折射率研究

摘 要：傳統方法測量折射率材料精度無法達到標準化生產標準，為了解決這個問題，提出基于周期結構模型的光學折射率研究。利用周期結構模型，確定薄膜的光學常數，在依據各材料在反應氣體中的配比，測量光學薄膜折射率。由此完成周期結構模型的光學薄膜折射率研究方法的設計。通過實驗論證，所提方法相比傳統研究方法的精度更高。

關鍵詞：周期結構模型;光學薄膜;折射率;光學常數

周期性結構是由其基本單元按照相同的方式堆積而成的結構形式，結構具有周期性排布的特點，力學計算簡單，便于標準化生產。傳統的光學薄膜制備是采用PECVD技術，這種方法耐腐蝕性較好，光學特性較差。為此，提出基于周期結構模型的光學薄膜折射率研究。該方法利用周期結構模型的優勢，提高太陽電池的轉換效率，這種方法可以減少一部分成本，還能提高產能，易于控制。最重要的是采用光學減反膜的薄膜材料，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、基于周期結構模型的光學薄膜折射率研究方法設計

（一）周期結構模型薄膜的光學常數確定

應用周期結構模型設定光薄膜的光學常數。一般材料折射率均存在色散，色散的存在會導致光譜透射率和反射率曲線上相鄰的兩個干涉峰的極值產生差異。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系表示，為調整兩者關系，應用周期結構模型，按照薄膜的性質，做出三個假定，主要關注的是薄膜的波長范圍;

由圖2可知，采用文章設計的研究方法的折射率更高，以1號和2號工藝參數為基礎，保持SiH4與N2流量比例為1：1，以此增加反應氣體的總流量。以3號和4號工藝參數為基礎的SiH4和N2的總流量分別為120SCCM，160 SCCM、150 SCCM，折射功率為200W，從實驗結果可以看出，基于周期結構模型的光學薄膜折射率研究方法可以有效提高反應氣體總流量和折射率，而且折射率提高至2.065，消光系數也有上升的趨勢。而采用傳統研究方法的折射率較低，而且會受射頻功率和工作溫度以及工作壓強的影響，導致低折射率材料、中間折射率材料和高折射率材料精度達不到標準化生產的需求。

綜上所述，基于周期結構模型的光學薄膜折射率研究方法不會受射頻功率和工作溫度以及工作壓強的影響，測量結果的精度更符合標準化生產的需求。

三、結語

文章針對傳統研究方法存在的缺陷，提出基于周期結構模型的光學薄膜折射率研究方法。在實驗中，傳統的研究方法在工藝參數的選擇中，環境因素對光學薄膜的消光系數影響較大，從不同折射率薄膜的精度實驗中，發現，折射率偏差主要是儀器穩定性所引入的，而薄膜的材料原因所占比重較小，因此，在后續的實驗中，需要針對這個問題進行詳細的研究。

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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。