【正文】 三年來(lái)我們真心相待，和睦共處，不是兄弟勝是兄弟！正是一路上有你們我的求學(xué)生涯才不會(huì)感到孤獨(dú)，馬上就要各奔前程了，希望你們有好的前途，失敗不要灰心，你的背后還有 光電 12302 班這個(gè)大家庭！ 最后我要感謝我的父母，你們生我養(yǎng)我，縱有三世也無(wú) 法回報(bào)你們，要離開你們出去工作了，我在心里默默的祝福你們平安健康，我不會(huì)讓你們失望的，會(huì)好好工作回報(bào)社會(huì)的。由于時(shí)間有限，在摻雜材料性能方面的測(cè)試還不知，例如該方法是否對(duì)任意兩種材料的摻雜都適用，以及摻雜材料的穩(wěn)定性等還有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試去驗(yàn)證探究。 ５ 結(jié) 論 本文借鑒摻雜材料的制備思想，應(yīng)用離子輔助電子束雙源共蒸的工藝方法和膜厚均勻性擋 板技術(shù)，在較大面積上成功制備出了折射率 n ＝１ .７５ 的薄膜材料，并用于太陽(yáng)電池陣激光防護(hù)膜的優(yōu)化設(shè)計(jì)和制備，得到了較好的性能優(yōu)化效果。 這可能是由多層膜制備工藝控制的穩(wěn)定性，以及雙源共蒸法帶來(lái)的膜層界面情況變得復(fù)雜所致。應(yīng)用１ ０６４ ｎｍ 激光以 １ ｏｎ １ 的方式對(duì)該太陽(yáng)電池陣激光防護(hù)膜進(jìn)行了激光損傷實(shí)驗(yàn)，測(cè)試結(jié) 果顯示該防護(hù)膜激光損傷閾值為１ .５ Ｊ／ｃｍ２。 其中曲線１、２ 分別為 無(wú)均勻性擋板情況下 ＺｒＯ２單層膜與 ＳｉＯ２和 ＺｒＯ２摻雜薄膜的膜厚均勻性分布，可以看出其膜厚不均勻性接近 １０％。 從曲線中可以看出在５３２ ｎｍ 處的反射帶寬縮減２５ ｎｍ，太陽(yáng)輻射能透過率提高 ６％以上，與優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)結(jié)果基本相符，已達(dá)到了預(yù)期的激光防護(hù)膜性能優(yōu)化目的。 13 把上述實(shí)驗(yàn)獲得的特定折射率材料應(yīng)用于太陽(yáng)電池陣激光防護(hù)膜制備工藝中，制備出優(yōu)化后的激光防護(hù)膜樣品。 當(dāng)速率比低于 ０ .８ 時(shí)，摻雜材料的折射率已經(jīng)低于１ .７５ 的預(yù)期值。 表１ 為測(cè)得的各種速率比情況下制備的摻雜材料的折射率值。 ４ 結(jié)果與討論 為了制備出介于 ＳｉＯ２與 ＺｒＯ２兩種材料之間的中間折射率材料，精心設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案。 因此，必須嚴(yán)格控制兩種材料蒸發(fā)的膜厚均勻性。 除了要求對(duì)材料的蒸發(fā)速率和膜厚進(jìn)行精確控制外，還要保證蒸發(fā)材料膜厚具有較高的均勻性。 因此，借 助雙源共蒸法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該太陽(yáng)電池陣激光防護(hù)膜性能的進(jìn)一步優(yōu)化。 為了得 到較高質(zhì)量的摻雜薄膜材料，還引入了離子輔助沉積手 12 段，在蒸發(fā)膜料的同時(shí)，利用射頻離子源進(jìn)行輔助沉積，它可以使兩種材料摻雜得更加均勻，膜層更加致密，從而提高成膜質(zhì)量。 為了實(shí)現(xiàn)此目的，在兩個(gè)晶控頭上分別安裝了相應(yīng)的擋板，防止兩種材料之間的相互影響，同時(shí)調(diào)整蒸發(fā)工藝，盡量保證兩種材料蒸發(fā)速率的穩(wěn)定性，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。 其原理是兩臺(tái)電子槍同時(shí)工作，分別蒸發(fā) Ａ、Ｂ 兩種需 要摻雜的膜料，通過控制兩種材料的蒸發(fā)速率實(shí)現(xiàn) Ａ、Ｂ 兩種材料的摻雜配比，并在鍍膜基片上生長(zhǎng)出性能介于Ａ、Ｂ 兩種摻雜材料之間 的薄膜材料。 3． 2 雙源共蒸法 在單源混蒸法的基礎(chǔ)上，本文開發(fā)了利用雙源共蒸法制備特定折射率材料薄膜的方法。 以往摻雜材料的制備主要是采用單源混蒸法，即把要摻雜的兩種材料進(jìn)行物理混合，制成均勻的塊體材料，用一個(gè)蒸發(fā)源蒸發(fā)制備出摻雜材料薄膜。 3. 特定折射率材料的制備 3． 1 以往摻雜材料制備 11 為了優(yōu)化薄膜性能，需要采用 n ＝１ .７５ 的特定折射率材料，但現(xiàn)實(shí)中沒有合適的材料可以直接利用。 經(jīng)過理論分析和計(jì)算，如果選用一種 n ＝１ .７５ 材料替代ＳｉＯ２與 ＺｒＯ２配合進(jìn)行膜系設(shè)計(jì)結(jié)果較好。 本方案中截止帶寬與之相仿，由于ＺｒＯ２ （ n ＝２ .０５）和ＳｉＯ２ （ n ＝１ .４６）兩種材料折射率相差較大，因此截止帶較寬。經(jīng)典薄膜理論中，多層介質(zhì)反射膜的反射帶寬計(jì)算公式為： 式中： nＨ和 nＬ分別為兩種材料的折射率。圖１ 中曲線 ａ 為選用抗激光損傷閾值高且制備工藝成熟的材料 ＺｒＯ２和 ＳＯ２進(jìn)行的膜系設(shè)計(jì)方案。 航天器太陽(yáng)電池陣由硅太陽(yáng)能電池板拼接而成，其工作波段為 ３８０ ～１ １００ ｎｍ，而對(duì)于激光防護(hù)而言，在該波段防護(hù)任務(wù)目標(biāo)為波長(zhǎng) 10 ５３２ 和 １ ０６４ ｎｍ 的強(qiáng)激光輻射。 2. 特定折射率材料的需求 在光學(xué)薄膜設(shè)計(jì)過程中，為了得到最佳的設(shè)計(jì)結(jié)果，往往需要用到某種特定折射率的材料。 該方法在光學(xué)鍍膜領(lǐng)域方面用的較少，主要用于梯度折射率材料的制備，但基本上停留在理論探索層面，很少有實(shí)際工程上的應(yīng)用［７ １７］ 。 以后，人們不斷嘗試用其它物理方法（如混合蒸鍍法、反應(yīng)沉積法等）進(jìn)行摻雜材料的制備，混合蒸鍍法就是其中一種相對(duì)比較成熟的方法，包括材料混合蒸鍍，分層蒸鍍和 雙源蒸鍍等。在實(shí)際應(yīng)用中，為了獲得現(xiàn)實(shí)不存在的某種特殊功能的材料，人們往往會(huì)想到用兩種或多種材料摻雜的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 應(yīng)用等效折射率的方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某種特定折射率材料的等效替換，但這種方法會(huì)大大增加薄膜的層數(shù)，尤其是對(duì)于膜層較多的設(shè)計(jì)方案來(lái)說(shuō)，會(huì)使膜系設(shè)計(jì)和優(yōu)化更加復(fù)雜，而且可能會(huì)增加制備工藝的難度［１ ２］ 。 但自然界中可直接利用 的材料是有限的，往往找不到優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的最佳的特定折射率材料。 等等。氟化物減反膜在157 nm 處可得到 %以下的反射率 。研究表明 ,SiO2 能起到最好的保護(hù)效果。在真空紫外波段 , 所用的氧化物材料主要是 Al2O3 和 SiO2。但金屬通常比介質(zhì)存在更大的吸收 , 因而反射率不會(huì)很高 , 且損傷閾值偏低 , 一定程度上限制了金屬膜的應(yīng)用范圍。 金屬鋁膜因在 80~120nm 范圍都具有較高的反射率而得到大量研究。 對(duì)于真空紫外薄膜 , 全面考慮其光學(xué)性質(zhì)、機(jī)械性能及化學(xué)穩(wěn)定性 , 比較適用的材料并不多 , 主要包括金屬材料和介質(zhì)材料 , 金屬材料中最有潛力的是鋁 , 介質(zhì)材料主要包括氧化物材料和氟化物材料。 近年來(lái) , 100~200nm 激光在許多以未來(lái) 為導(dǎo)向的領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展 , 尤其是同步輻射在世界領(lǐng)域所取得的突破性進(jìn)展 , 大大促進(jìn)和帶動(dòng)了真空紫外波段薄膜材料的研究。而紫外薄膜正是支持紫外光路系統(tǒng)的重要元件 ,它們的光學(xué)性能影響制約著整個(gè)系統(tǒng)的效率。 二、 真空紫外薄膜 真空紫外 (VUV) 8 是一種波長(zhǎng)范圍為 100~200nm 的不可見光線 , 由于真空紫外光波長(zhǎng)短、熱效不強(qiáng)等獨(dú)特特性 , 而廣泛應(yīng)用于工業(yè) (半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)、在塑料上雕刻圖形 )、醫(yī)學(xué) (片上生物工廠的制造 )裝置、天文、偵破等領(lǐng)域。隨著對(duì)具有各種新型功能的薄膜需求的增加，相應(yīng)的磁控濺射技術(shù)也獲得進(jìn)一步的發(fā)展 。在一定范圍內(nèi)，蒸發(fā)鍍膜將會(huì)逐步為磁控濺射鍍膜所替代。但是，磁控濺射在光學(xué)薄膜領(lǐng)域中的應(yīng)用將日益廣泛，可能會(huì)成為一種趨勢(shì)。濺射薄膜的高聚集密度使其特性對(duì)真空室的初始狀態(tài)不太敏感，所以濺射薄膜的再現(xiàn)性會(huì)有所提高，進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。并且隨著真空室狀態(tài)的變化，還需要適當(dāng)修正一些參數(shù)，因此使過程十分復(fù)雜，成為各種故障的潛在因素，生產(chǎn)中已經(jīng)感 到