基于周期结构模型的光学薄膜折射率研究

发布时间:2019-09-08 阅读数:562

摘要：传统方法测量折射率材料精度无法达到标准化生产标准，为了解决这个问题，提出基于周期结构模型的光学折射率研究。利用周期结构模型，确定薄膜的光学常数，在依据各材料在反应气体中的配比，测量光学薄膜折射率。由此完成周期结构模型的光学薄膜折射率研究方法的设计。通过实验论证，所提方法相比传统研究方法的精度更高。

关键词：周期结构模型;光学薄膜;折射率;光学常数

周期性结构是由其基本单元按照相同的方式堆积而成的结构形式，结构具有周期性排布的特点，力学计算简单，便于标准化生产。传统的光学薄膜制备是采用PECVD技术，这种方法耐腐蚀性较好，光学特性较差。为此，提出基于周期结构模型的光学薄膜折射率研究。该方法利用周期结构模型的优势，提高太阳电池的转换效率，这种方法可以减少一部分成本，还能提高产能，易于控制。最重要的是采用光学减反膜的薄膜材料，具有较低的折射率，可以与其他高折射率的薄膜材料匹配，用于制备高反射膜。

一、基于周期结构模型的光学薄膜折射率研究方法设计

（一）周期结构模型薄膜的光学常数确定

应用周期结构模型设定光薄膜的光学常数。一般材料折射率均存在色散，色散的存在会导致光谱透射率和反射率曲线上相邻的两个干涉峰的极值产生差异。由于短波段的折射率较高，所以短波段的反射率峰值要大于长波段的峰值。不同薄膜材料的折射率可用一定色散關系表示，为调整两者关系，应用周期结构模型，按照薄膜的性质，做出三个假定，主要关注的是薄膜的波长范围;

由图2可知，采用文章设计的研究方法的折射率更高，以1号和2号工艺参数为基础，保持SiH4与N2流量比例为1：1，以此增加反应气体的总流量。以3号和4号工艺参数为基础的SiH4和N2的总流量分别为120SCCM，160 SCCM、150 SCCM，折射功率为200W，从实验结果可以看出，基于周期结构模型的光学薄膜折射率研究方法可以有效提高反应气体总流量和折射率，而且折射率提高至2.065，消光系数也有上升的趋势。而采用传统研究方法的折射率较低，而且会受射频功率和工作温度以及工作压强的影响，导致低折射率材料、中间折射率材料和高折射率材料精度达不到标准化生产的需求。

综上所述，基于周期结构模型的光学薄膜折射率研究方法不会受射频功率和工作温度以及工作压强的影响，测量结果的精度更符合标准化生产的需求。

三、结语

文章针对传统研究方法存在的缺陷，提出基于周期结构模型的光学薄膜折射率研究方法。在实验中，传统的研究方法在工艺参数的选择中，环境因素对光学薄膜的消光系数影响较大，从不同折射率薄膜的精度实验中，发现，折射率偏差主要是仪器稳定性所引入的，而薄膜的材料原因所占比重较小，因此，在后续的实验中，需要针对这个问题进行详细的研究。

参考文献

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作者简介：兰慧琴（1987- ），女，汉族，福建龙岩人，讲师，硕士，研究方向：薄膜光学。