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光学薄膜在现代工业中非常重要,在光学器件、光电子器件、半导体器件中有着广泛的应用。减反射薄膜是光学薄膜中应用范围最广的薄膜之一,对于降低器件表面的反射率,提高器件光电性能有着重要的作用。纳米柱状阵列薄膜因为其折射率可以随着纳米柱阵列孔隙率的变化而改变,并且可以产生折射率渐变效应,所以这种具有特殊亚波长结构的薄膜比致密薄膜有着更好的减反射效果,在宽波段范围和全角度入射时都具有很好的减反射效果,具有很好的应用价值,这也使得纳米柱状阵列薄膜成为近年来的研究热点。 论文主要研究了单层TiO2纳米柱状阵列薄膜和双层TiO2/SiO2薄膜的的制备工艺和减反射性能。采用电子束蒸发斜角气相沉积的方式,以硅片作为基片制备了不同厚度的单层纳米柱状阵列薄膜和双层的纳米柱状阵列薄膜。通过对样品反射率的测量确定了在硅片上具有最佳减反射效果的纳米柱状阵列薄膜的厚度,并对纳米柱阵列的生长过程和结构对其减反射性能的影响进行了分析。 通过电子扫描显微镜对单层纳米柱阵列薄膜观察发现,当镀膜时间大于11 min以后斜角气相沉积得到的薄膜其纳米柱阵列结构比较明显,随着镀膜时间的增加纳米柱高度不断增加,但当镀膜时间大于50min时,纳米柱会逐渐联结成片状,并且其厚度在镀膜时间为50min后67min时薄膜厚度会有所降低。结果表明,当镀膜时间为57min时,单层TiO2纳米柱状阵列薄膜厚度为264.2nm,在硅片上的减反射效果最好,在400nm到1100nm波段范围内平均反射率为8.82%,与镀制致密TiO2减反射薄膜的硅片反射率的模拟值对比我们可以发现纳米柱状阵列薄膜的减反射效果要明显好于普通致密薄膜。 电子扫描显微镜对双层纳米柱阵列薄膜观察发现,不同厚度的底层纳米柱状阵列薄膜对于上层纳米柱状阵列薄膜的生长和形貌会产生比较明显的影响,这是因为蒸汽分子在沉积时会附着在已有的纳米柱顶端生长。对镀制双层纳米柱状阵列薄膜的硅片反射率测量后我们可以得到蒸镀TiO2和SiO2时间均为25min时的双层薄膜减反射效果最好,在620nm到950nm波段平均反射率为8.2%。