【正文】 對本研究提供過幫助。 謝謝我的父母，沒有他們辛勤的付出也就沒有我的今天，在這一刻，將最崇高的敬意獻給你們！ 武漢職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 35 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。在這三年的學期中結(jié)識的各位生活和學習上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財富。求學歷程是艱苦的，但又是快樂的。要特別感謝我的導師張雅娟的指導與督促，同時感謝她的諒解與包容。 F。我想這是一次對意志的磨練，也是對我實 際能力的一次提升，相信這對我今后走向工作崗位是至關重要的。每當無法實現(xiàn)自己的想法或者運行不下去的時候，我就會出現(xiàn)浮躁的情緒，但是我沒有放棄，而是適時地調(diào)節(jié)自己的心態(tài)，最關鍵是在困難面前，理順思路，尋找突破點，一步一個腳印的慢慢來實現(xiàn)自己既定的目標。 我在這次畢 業(yè)設計的寫作過程中可謂是獲益匪淺，最大的收益就是讓我培養(yǎng)了腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神。這次畢業(yè)論文的制作過程是我的一次再學習，再提高的過程?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，論文也慢慢成型。 20xx 年 12 月初，資料已經(jīng)查找完畢了，我開始著手論文的寫作。我在學校圖書館，圖書館搜集資料，還在網(wǎng)上查找各類相關資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于論文的撰寫。我將這一困難告訴了導師，在導師細心的指導下，終于使我對自己現(xiàn)在的工作方向和方法 有了掌握。 10 月初，在與導師的交流討論中我的題目定了下來，是： 幾種膜系特點及應用研究 。歷經(jīng)了幾個月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕。 20xx 年 10 月，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時至今日，論文基 本完成。 我國 LCD 上游材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常滯后， 有些關鍵原材料產(chǎn)量很少甚至為零，整個產(chǎn)業(yè)鏈嚴重失衡。薄膜技術涉及到光電技術、計算機、真空技術、材料科學、自動控制等領域。鍍膜是將光學薄膜沉積在光學零件表面 的制造過程。真空制備的清潔環(huán)境，有希望加工組裝出納米電子器件所要求的結(jié)構。現(xiàn)有微電子器件的主要材料是極純的硅，鍺等晶體半導體。 目前計算機和信息技術的基礎使超大規(guī)模繼承電路；但下個世紀的基本元件將是納米電子集成電路。目 前模輥加工設備及技術唯有美國穆爾納米技術公司擁有，該公司已向韓國、臺灣企業(yè)出售了該項設備與技術。目前，該項技術國內(nèi)由于精密加工工業(yè)基礎太薄弱，沒有專門用于輥筒加工的超精密單點金剛石機床，沒有輥筒表面處理技術，不能達到增光膜工藝技術要求。 TFTLCD 進入電視機市場后，更加強調(diào)亮度系數(shù)的提高，使增光膜的需求更迫切。 擴散膜是通過在光學膜片材料上的微細顆粒（ beads）實現(xiàn)光的擴散，而增光膜（棱鏡片）是通過在透明光學材料上加工成型微細條紋（光柵）結(jié)構進行反射和折射，對光能重新分布。 我們揭開背光模組的面紗就可以看到， 實際上是由一層層光學膜片材料組成，通過 他們實現(xiàn)對光的均勻分布 從（圖 ）中我們可以看到背光模組中擴散膜和增光膜的實質(zhì)。 背光模組關鍵件 —— 導光板、擴散膜、增光膜（棱鏡片）等，其技術實質(zhì)是大型微細結(jié)構光學元件，也就是利用在透明膜片材上加工成型光學微細結(jié)構和光學擴散微粒的工藝技術，實現(xiàn)對光能的重新分布達到一定的使用目的。因此，促進增光膜等關鍵件的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化對促 進我國平板電視產(chǎn)業(yè)的升級換代，增加我國液晶產(chǎn)業(yè)的國際競爭力發(fā)揮著重要的作用。因此增光膜、導光板、擴散膜等也稱為背光模組關鍵件，其主要作用是為液晶面板提供均勻的面光源，盡可能高的光能透過特性，盡可能不影響光的特性。 研究內(nèi)容： 武漢職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 27 飛機上的陀螺 球軸承 渦輪葉片 曲柄襯套 抗激光薄膜材料的選??； 激光損傷閾值測試裝置的實現(xiàn)； 抗激光膜系的設計及工藝參數(shù)優(yōu)化。 近年來 , 制備高反射膜 , 底折射率材料一般用 SiO2, 高反射率材料一般是用HfO ZrO Ti3O5 等，交替沉積上述的高低折射率材料制備而成的。 主要研究內(nèi)容： 材料的調(diào)研選取和蒸鍍設備的確定； 沉積方式和工藝參數(shù)的優(yōu)化； 市場趨勢的調(diào)研及應用分析和膜系 的設計； 高激光閾值薄膜 長期以來，激光對光學薄膜元件的破壞是限制激光向高功率、高能量方向發(fā)展的“瓶頸”，也是影響高功率激光薄膜元件使用壽命的主要原因。因此 , 該波段薄膜的沉積對工藝穩(wěn)定性提出了更高的要求。 到目前為止 , 氟化物薄膜最好的沉積工藝是熱舟蒸發(fā)。沉積了致密 SiO2 保護層的氟化物高反膜 , 在中心波長 180nm 處可得到接近 99%的反射率。氟化物材料帶寬大、吸收系數(shù)小 , 是真空紫外波段中 190nm 以下波段的首選介質(zhì)材料 , 但氟化物材料對同步輻射和 CH 污染都比較敏感 , 為此需要外鍍保護層。 介質(zhì)薄膜中氧化物薄膜因機械應力小 , 環(huán)境穩(wěn)定性比氟化物薄膜好 , 而在193nm 得到廣泛應用。金屬膜在整個真空紫外、甚至極紫外領域都能得到較高的反射率 , 加上金屬薄膜截止帶寬、中性好和偏振效應小等 , 對于設計一些特殊應用的膜系具有重要的作用。對于特定的真空紫外材料來說 , 其性質(zhì)往往隨不同沉積設備和不同操作方法而各異。等合作對 VUV 膜進行了系列研究 , 得出了很多有意義的成果。近年來 , 100~200nm 激光在許多以未來為導向的領域內(nèi)迅速發(fā)展 , 尤其是同步輻射在世界領域所取得的突破性進展 , 大大促進和帶動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 ,它們的光學性能影響制約著整個系統(tǒng)的效率。 真空紫外薄膜 真空紫外 (VUV)是一種波長范圍為 100~200nm 的不可見光線 , 由于真空紫外光波長短、熱效應不強等獨特特性 , 而廣泛應用于工業(yè) (半導體芯片生產(chǎn)、在塑料上雕刻圖形 )、醫(yī)學 (片上生物工廠的制造 )裝置、天文、偵破等領域。具有電致變色 (EC)的靈巧窗的典型結(jié)構是在普通白玻璃上沉積多層膜 ,其內(nèi)外層為 ITO膜。 用于太陽能方面 ITO 薄膜用于異質(zhì)結(jié) SIS太陽能電池頂部氧化物層 ,可以得到高的能量轉(zhuǎn)換效率 ,例如 ITO/SiO2/PSi太陽能電池可以產(chǎn)生 13%～ 16%的轉(zhuǎn)換效率。 用于交通工具風 擋 ITO 薄膜能除霧防霜 ,是一種典型的透明表面發(fā)熱體 ,可以用作汽車、火車、電車、飛機等交通工具的風擋 ,用于陳列窗、溜冰眼鏡、雙引自行戰(zhàn)車及醫(yī)療喉鏡。隨著液晶顯示器件的大面積化、高等級化和彩色化 ,LCD將超過 CRT 成為顯示器件中的主流產(chǎn)品。主要用途有 : 用于平面顯示 ITO薄膜的透明導電性及其良好的電極加工性能 ,所以它作為液晶顯示器用的透明電極獲得高速發(fā)展 ,約占功能膜的 50%以上 ,例如液晶顯示 (LCD)、電致發(fā)光顯示 ( ELD)、電致彩電顯示 (ECD)等。近年來 AZO 膜的研究受到越來越廣泛的重視 ,有許多文獻報道 ,因其資源豐富、價格便宜、無毒、進一步研究的空間很大 ,可以成為 ITO 薄膜的替代 ,從而解決銦資源短缺的困擾。所以我國科技部、北京、深圳等地紛紛將 ITO靶材及薄膜作為“十五”優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè) ,現(xiàn)在許多關鍵技術已實現(xiàn)了國 產(chǎn)化。例如 ,高質(zhì)量 ITO陶瓷靶卻完全依賴進口 ,國內(nèi)尚處于研制階段 ,還未形成批量生產(chǎn)。因此 ,開發(fā)出先進的制備工藝技術是十分必要的。 ITO 薄膜產(chǎn)品已經(jīng)在電子、航空等領域得到廣泛的應用 ,其它領域的應用也在迅速推廣 ,其產(chǎn)業(yè)化進程正在加速發(fā)展 ,并且趨于成熟 。 開發(fā)先進的工藝技術 直流磁控濺射技術雖已廣泛應用 ,但是美、日、德壟斷了該法制備 ITO 薄膜的關鍵技術 。由于 ITO 薄膜較容易制取 ,因而很適合作為陽極用在探測系統(tǒng)中 ,相對于常規(guī)碳膜陽極 ,它具有電阻均勻、線性及效率 良好、成本低廉、便于自制等優(yōu)點。例如 :將熱鏡膜和普通黑色襯底相結(jié)合 ,就能獲得對太陽輻射吸收率高而本身發(fā)射率低的選擇性吸收表面 ,因為它不需要低發(fā)射率的金屬襯底 ,所以這是一種 不同于普通的依靠膜層本身吸收太陽輻射和要求襯底具有低發(fā)射率的選擇性吸收表面。但是柔性襯底與 ITO 薄膜的結(jié)合機理還不很清楚 ,有待進一步研究。另外隨著對以玻璃為襯底的 ITO 薄膜的廣泛深入研究 ,人們對低溫以至室溫下制備柔性襯底 ITO薄膜逐步地重視起來。通過掃描電鏡 ( SEM) 、透射電鏡 ( TEM)和平面圖像高分 辨率電鏡 (HREM) ,對 ITO 薄膜的微結(jié)構取得了一些新認識 ,但尚未完全掌握。 深入研究薄膜的合成機理與性能： 盡管 20 年來 ,人們對 ITO 的結(jié)構及各種性能的機理進行了積極的探索 ,但是由于 ITO 薄膜復雜的原胞結(jié)構 (每個原胞含 80 個原子 )和復雜的摻雜機制 (氧缺位和 Sn4 +對 In3 +的替換 ) ,導致了對薄膜基本性質(zhì) (導電機制、能帶結(jié)構等 )的認識還存在著很大的差異。我國 ITO 靶材的制備工藝還比較欠缺 ,只能制備普通靶材 ,這在很大程度上影響了磁控濺射鍍膜的推廣應用 ,并且使得 ITO 薄膜的制造 成本提高 ,這限制了 ITO 膜有建筑玻璃、汽車玻璃、太陽能玻璃和冰柜玻璃等市場的進一步開拓 [ 30 ]。 ITO 薄膜的發(fā)展趨勢 由前述可知 ,制備 ITO 薄膜的方法很多 ,但目前具有商業(yè)價值的技術主要是磁控濺射法、溶膠 凝膠法和噴霧熱分解法 3 種 ,其中又以磁控濺射法研究的最為成熟 ,但該工藝存在一大困難 ,要獲得高性能的 ITO 薄 膜 ,必須首先制備出高質(zhì)量的ITO 靶材。 導電透光膜氧化銦錫（ Indium Tin Oxide） ,其本身具有良好的導電性及透光性，因此被廣泛用于光電產(chǎn)業(yè)，如液晶顯示器電話顯示器等，目前大部分仍鍍于玻璃基板上，在切割，制作成所需要 的形狀及尺寸；但玻璃具有易碎，重量大，大尺寸的基板制作不宜，故現(xiàn)今有往塑料基板發(fā)展的趨勢， ITO鍍在塑料基本上，不但可大量生產(chǎn)，切質(zhì)輕，奶撞擊，可制作成各種尺寸，曲面形狀，降低 lcd的厚度。與另外兩種因素相比 ,它的影響系數(shù)相對很小。在大幅度去除有機物之后 , ITO的功函數(shù)主要取決于氧的含量 ,氧含量的降低會導致 ITO飛米能級的升高和功函數(shù)的降低。 從表 2中可以看到 , 經(jīng)過處理后的 ITOC含量降低了許多 ,尤其是 UVozone和 Arplasma 的處理更是如此 ,這表明含碳的有機物被部分的去除了。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn) ,其功函數(shù)提高了 100~ 300eV,其表面元素含量見表 1。與此相反 ,在使用 H2 plasma處理ITO后 ,啟亮電壓變?yōu)?17V,效率降低到 %[ 7]。在使用清洗過的 ITO制備器件時 ,啟亮電壓約為 12V,在驅(qū)動電流為 ,外部量子效率為 %。所以在研究功函數(shù)的變化時 ,分析表面化學成分是很有必要的。 表 1 武漢職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 20 在等離子處理 (plasma)方面 ,人們做了大量的試驗 ,使用了不同的氣體 ,在不同的條件下對 ITO進行了處理。但也具有測量條件的因素 [6]。如果 ITO表 面的功函數(shù)高 ,那么這個勢壘必然降低 ,從而使空穴的注入變得更加容易。由于它決定了在器件的異質(zhì)結(jié)附近的勢壘高度 ,勢壘高度又決定了注入空穴的難易程度和工作電壓的高低 ,因此人們期望得到具有較高功函數(shù)的陽極 ,以降低工作電壓?；瘜W方法主要包括酸堿處理以及在 ITO 表面增加其它化合物。因此可以通過 不同的處理方法來改變 ITO的表面特性 ,從而控制 OLEDs 的性能。 ITO 薄膜表面特性 ITO 薄膜表面的特性主要包括功函數(shù) (workfunct ion)、粗糙度 (RMS)、表面有機污染物含量、面電阻 (sheet resistance)和透明度。 1) 相 對來說 ,襯底需要經(jīng)過較高溫度的熱處理 ,薄膜厚度均勻性不易控制 ,電阻率較差。 6) 通過選擇溶劑、調(diào)整濃度、添加催化劑 ,可以改變?nèi)苣z性質(zhì) ,控制膜厚。 4) 可在任意形狀的基體上成膜。 2) 成膜溫度低 ,可避免雜相的生成。采用溶膠 2 凝膠法制備 ITO 薄膜的基本原理 [ 9 ]為 :首先用金屬無機鹽或有機金屬鹽化合物溶于溶劑中 ,加入摻雜劑 ,在低溫下液相攪拌形成溶膠 ,然后將襯底(如玻璃襯底等 )浸入溶膠 ,以一定速度進行提拉或甩膠 ,使溶膠吸附在襯底上 ,經(jīng)膠化過程成為凝膠 ,再經(jīng)一定溫 度熱處理后即可得到 ITO 薄膜 ,膜的厚度可通過提拉或甩膠的次數(shù)來控制。大量文獻紛紛涌現(xiàn) ,許多國際會議應運而生 ,我國在 1990 年召開了第一屆全國溶膠 2 凝膠技術討論會。 溶膠 2 凝膠法 1971 年德國人 Dzslich 報道了通過金屬醇鹽水解得到溶膠 ,經(jīng)凝膠化后 ,可制備出多組分玻璃后 ,溶膠 2 凝膠法引起了材料界的極大興趣和重視 [ 6 ]。而 OLED所用的 ITO 玻璃比 LCD 所用的在方阻上低一個數(shù)量級，平整度要高一個數(shù)量級，難度比較大。從而大大增加了透明導電薄膜的應