新型納米結構減反射薄膜的研究.pdf

1、光學薄膜的應用始于20世紀30年代。直至今天已廣泛用于光學和光電子技術領域。在各種光學薄膜中，減反射膜是應用最廣、產(chǎn)量最大的一種光學薄膜，因此，它至今仍是光學薄膜技術中重要的研究課題。最常見的減反射膜是在基底上鍍一層或者兩層，甚至多層的均勻介質(zhì)的薄膜。它主要通過干涉效應實現(xiàn)減反射。但是它對薄膜材料的折射率要求較高，因此，在材料的選擇上，受到自然界材料的限制。近幾年，來自于“蛾眼效應”的啟示，納米結構減反射薄膜取得了較大的發(fā)展，它不僅能夠

2、實現(xiàn)比傳統(tǒng)薄膜更好的減反射效果，而且在一定程度上克服了自然界存在材料的限制，因此，納米減反射薄膜的研究已成為一個研究熱點。
　　嚴格耦合波理論(Rigorous Coupled Wave，RCWA)產(chǎn)生于20世紀80年代，一開始用于分析正弦光柵，在經(jīng)歷了兩次大的改進之后，逐步走向完善并應用越來越廣泛。目前，被廣泛應用于分析和設計衍射結構。本質(zhì)上，嚴格耦合波理論是基于實際的邊界條件計算麥克斯韋方程組。在計算過程中，將方程的求解問題轉(zhuǎn)

3、化為求解矩陣方程的特征值與特征向量問題。最終求得透射區(qū)和反射區(qū)的電磁場。
　　論文主要工作是基于嚴格耦合波理論，在MATLAB環(huán)境中實現(xiàn)了各種薄膜的軟件仿真及其反射率的計算，包括傳統(tǒng)薄膜(單層膜、雙層膜)，納米柱薄膜，納米錐薄膜，電池表面金字塔結構。在實現(xiàn)薄膜的軟件仿真的過程中，分別對薄膜及電磁場進行了近似化處理。仿真模型建成之后，對其進行了穩(wěn)定性的驗證，保證了仿真模型的正確性。實現(xiàn)的仿真模型可以靈活地修改模型參數(shù)，如介電常數(shù)、柱

4、高、周期等。因此，可以通過設置參數(shù)來計算不同參數(shù)的薄膜的反射率。在仿真模型反射率的計算過程中，為了使入射光近似為自然光，我們以diagonal波為入射光，在垂直照射的情況下，并結合實際的太陽能光譜，計算幾種模型在波長從300nm到1200nm范圍內(nèi)的平均反射率。在此，我們分別計算并畫出了每一個參數(shù)改變時的反射率變化曲線，并通過光的干涉原理，等效介質(zhì)理論，介質(zhì)漸變理論等原理進行解釋。總結各個參數(shù)對薄膜反射率的影響及不同模型的減反射機制。通