不同襯底上Ca納米多層薄膜的制備與光學(xué)特性研究.pdf

1、納米薄膜作為特殊形態(tài)的材料，具有傳統(tǒng)材料所不具備的一些特殊的光、機(jī)、電以及磁等性能，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于光電子學(xué)、微電子學(xué)和太陽能等新型領(lǐng)域，尤其是現(xiàn)代光通信的發(fā)展，對相應(yīng)通信器件的性能有著越來越高的要求，而特種的光學(xué)納米薄膜材料獨特的性能恰好可以使某些器件的實用性能得到大幅度的改善。本文研究制備的Ca納米多層薄膜就是針對原有的Ca原子法拉第反常色散濾光器性能的改善而提出的。由于以往法拉第反常色散濾光器中的核心器件均需要采用恒溫的原子氣室

2、，其體積大、能耗高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無論是自由空間還是水中激光通信的應(yīng)用局限性都較大。若能采用納米薄膜全固化機(jī)制替換原有的原子氣室的方法，進(jìn)而可除去原子氣室以及其加熱附屬裝置，達(dá)到體積小、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、易于集成，既具有傳統(tǒng)干涉濾光片的優(yōu)點，又能彌補(bǔ)傳統(tǒng)原子濾光器的不足。所以本文的研究就顯得具有實際的應(yīng)用價值，而且對后續(xù)的研究工作可以打下一定的基礎(chǔ)。
　　 本文首先對光學(xué)薄膜特性的基本理論給出了具體的闡述，從麥克斯韋方程組到光學(xué)導(dǎo)納

3、,最后到單層以及多層光學(xué)薄膜特性均給出了詳細(xì)的公式推導(dǎo)過程。
　　 其次討論了此次納米薄膜的膜料和基片的選擇原因，給出了膜料和基片的一些物化性質(zhì)，以及主要的功能和用途;對Ca納米多層薄膜的膜系設(shè)計給出了說明，并且通過模擬軟件TFC對所設(shè)計的膜系進(jìn)行了計算。
　　 最后我們首次嘗試在不同基片CaF2(111)、MgF2(001)和LiF(100)上設(shè)計和鍍制了Ca原子納米多層薄膜。所制備的薄膜在室溫條件下，可在空氣中長時間

4、存放，而沒有明顯的脫落現(xiàn)象。通過對三種襯底上Ca多層薄膜分別進(jìn)行XRD、SEM、AFM測試，得到以CaF2(111)為襯底的Ca多層薄膜的表征相對更好，其中Ca的平均晶粒尺寸為36.8nm，以(111)方向擇優(yōu)取向;Ca多層薄膜表面MgF2的晶粒平均尺寸在614.56nm左右，粗糙度和粗糙度均方根分別為8.688nm和10.939nm。通過對三種襯底上Ca多層薄膜進(jìn)行分光光度計的測試，相對比較來說，以CaF2(111)為襯底的Ca多層薄