新型納米結(jié)構(gòu)減反射薄膜的研究.pdf

1、光學(xué)薄膜的應(yīng)用始于20世紀(jì)30年代。直至今天已廣泛用于光學(xué)和光電子技術(shù)領(lǐng)域。在各種光學(xué)薄膜中，減反射膜是應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的一種光學(xué)薄膜，因此，它至今仍是光學(xué)薄膜技術(shù)中重要的研究課題。最常見(jiàn)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(guò)干涉效應(yīng)實(shí)現(xiàn)減反射。但是它對(duì)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(lái)自于“蛾眼效應(yīng)”的啟示，納米結(jié)構(gòu)減反射薄膜取得了較大的發(fā)展，它不僅能夠

2、實(shí)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(gè)研究熱點(diǎn)。
　　嚴(yán)格耦合波理論(Rigorous Coupled Wave，RCWA)產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代，一開(kāi)始用于分析正弦光柵，在經(jīng)歷了兩次大的改進(jìn)之后，逐步走向完善并應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前，被廣泛應(yīng)用于分析和設(shè)計(jì)衍射結(jié)構(gòu)。本質(zhì)上，嚴(yán)格耦合波理論是基于實(shí)際的邊界條件計(jì)算麥克斯韋方程組。在計(jì)算過(guò)程中，將方程的求解問(wèn)題轉(zhuǎn)

3、化為求解矩陣方程的特征值與特征向量問(wèn)題。最終求得透射區(qū)和反射區(qū)的電磁場(chǎng)。
　　論文主要工作是基于嚴(yán)格耦合波理論，在MATLAB環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了各種薄膜的軟件仿真及其反射率的計(jì)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(jié)構(gòu)。在實(shí)現(xiàn)薄膜的軟件仿真的過(guò)程中，分別對(duì)薄膜及電磁場(chǎng)進(jìn)行了近似化處理。仿真模型建成之后，對(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)定性的驗(yàn)證，保證了仿真模型的正確性。實(shí)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(guò)設(shè)置參數(shù)來(lái)計(jì)算不同參數(shù)的薄膜的反射率。在仿真模型反射率的計(jì)算過(guò)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(jié)合實(shí)際的太陽(yáng)能光譜，計(jì)算幾種模型在波長(zhǎng)從300nm到1200nm范圍內(nèi)的平均反射率。在此，我們分別計(jì)算并畫(huà)出了每一個(gè)參數(shù)改變時(shí)的反射率變化曲線，并通過(guò)光的干涉原理，等效介質(zhì)理論，介質(zhì)漸變理論等原理進(jìn)行解釋?？偨Y(jié)各個(gè)參數(shù)對(duì)薄膜反射率的影響及不同模型的減反射機(jī)制。通