基于最优化法的TiO 2 /Ag/TiO 2 多层膜光学计算
发布时间：2020-12-25 09:52
薄膜材料的光学参数决定了薄膜的透过率,准确计算薄膜的光学参数对优化膜系设计,提高薄膜透过率具有重要意义。本文以实验测量得到的透过谱为基础,采用最优化方法计算了单层二氧化钛薄膜和TiO2/Ag/TiO2多层膜的光学参数,探讨了氩等离子体辐照提高TiO2/Ag/TiO2多层膜透过率的机制。首先,为了准确计算薄膜的光学参数,本文在镀膜实验的基础上,借助MATLAB计算程序、采用最优化法,对TiO2薄膜和氩等离体子辐照后的Ag薄膜透过谱曲线进行拟合,计算出TiO2薄膜和辐照后Ag薄膜的有效光学参数。然后,在单层膜光学参数计算的基础上,采用特征矩阵法计算TiO2/Ag/TiO2多层膜透过率,分别探究了二氧化钛厚度d,折射率n和中间银层厚度d、折射率n、消光系数k对TiO2/Ag/TiO2多层膜透过率的影响,不断调整银膜光学参数,探究了氩等离子体辐照提高多层膜透过率的机制,最终利用...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?１单层膜光学参数计算流程图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｆｉｌｍ??
图１．２本文研究思路??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｉｄｅａｓ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｐａｐｅｒ??如图１．２所示，在本实验室师兄实验的基础上，对实验结果进行数值模拟计??算。本实验室实验：首先分别用电阻蒸发制备纳米银薄膜、电子束蒸发制备纳米??二氧化钛薄膜，将纳米银薄膜用Ａｒ等离子体辐照；用相同的工艺参数制备??Ｔｉ０２／Ａｇ／Ｔｉ０２多层膜，并且对多层膜中的银膜进行相同参数的Ａｒ等离子体辐照，??最后，用紫外可见分光光度计（ＵＶ－２５５０）分别测量二氧化钛薄膜透过谱、辐照??后的银膜吸收和透过谱以及辐照后的Ｔｉ０２／Ａｇ／Ｔｉ０２多层膜透过谱。根据透过谱利??用最优化法计算单层纳米二氧化钛薄膜光学参数以及辐照后纳米银的光学参数；??将上述计算得到的单层膜二氧化钛及辐照后纳米银的光学参数带入??Ｔｉ０２／Ａｇ／Ｔｉ〇２多层膜计算公式，计算出多层膜透过率，不断调整银膜光学参数以??减小实测透过曲线与拟合透过曲线差距，探宄Ａｒ等离子体辐照提高多层膜透过??率的机制
图２．１光波垂直入射时的Ｅ，?ｋ图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．．１?Ｅ，?Ｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ?ｏｆ?ｌｉｇｈｔ?ｗａｖｅ??如图２．１，当光垂直入射时到界面时，光的传播矢量Ａ垂直于界面，所以五??和／／都平行于界面，并且都连续地通过界面，这是入射介质爪中有两束波，一??束正向行波（入射光波）仏＋，／＾＋，一束是反向行波（反射光波）￡〇■，／／Ｑ＿，而在第??二介质Ｎ，中只有正向行波，即折射光波钉，耵，由导纳方程式得：??Ｈ＾Ｎ０?ＣｋｘＥ＾?（２－１）??Ｗ〇?Ｃ－ｋｘＥ〇）?（２－２）??＝?＾?（ｋｘＥ＾）?（２－３）??示中，五表示电场，／／表示磁场。??应用边界条件：??￡〇＋?＋?Ｅ〇－?＝?Ｅｔ?（２－４）??Ｈ０＋?＋?／／〇－?＝?Ｈ１＋?（２－５）??将（２－１），（２－２），（２－３）带入（２－５）得??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进神经网络的分振幅光偏振仪数据处理[J]. 董会权,李严. 激光杂志. 2016(08)
[2]氩等离子体处理对ZnO薄膜阻变效应的影响[J]. 伏兵,诸葛飞,刘志敏,罗浩,梁凌燕,高俊华,曹鸿涛. 材料科学与工程学报. 2014(06)
[3]基于实数遗传算法的混浊介质光学参数提取[J]. 李飞,张元志,王贻坤,朱灵,刘勇,王安. 光学学报. 2013(12)
[4]透明导电薄膜的研究进展[J]. 刘晓菲,王小平,王丽军,杨灿,王子凤. 激光与光电子学进展. 2012(10)
[5]Ar等离子体改性纳米钛基TiO2薄膜生物活性研究[J]. 于春杭,邵红红,丁红燕,许晓静,翟瑞,刘媛英. 真空科学与技术学报. 2012(02)
[6]离子束后处理对TiO2薄膜表面粗糙度的影响[J]. 潘永强,杭凌侠,吴振森,王浩浩. 中国激光. 2010(04)
[7]镀制工艺对TiO2光学膜层折射率影响研究[J]. 耿桂宏. 真空科学与技术学报. 2009(03)
[8]蒸发速率对ITO光学常数的影响[J]. 李天璘,朱彦旭,徐晨,高国,沈光地. 功能材料. 2009(01)
[9]Drude的金属经典电子论(1900)与超导体的London方程(1935)[J]. 陈秉乾,王稼军,程福臻. 大学物理. 2007(11)
[10]基于洛伦兹模型的红外薄膜材料光学常数拟合及应用[J]. 苏伟涛,李斌,刘定权,张凤山. 光学仪器. 2006(04)
本文编号：2937419
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?１单层膜光学参数计算流程图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｏｐｔｉｃａｌ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｓｉｎｇｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｆｉｌｍ??
图１．２本文研究思路??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｉｄｅａｓ?ｏｆ?ｔｈｉｓ?ｐａｐｅｒ??如图１．２所示，在本实验室师兄实验的基础上，对实验结果进行数值模拟计??算。本实验室实验：首先分别用电阻蒸发制备纳米银薄膜、电子束蒸发制备纳米??二氧化钛薄膜，将纳米银薄膜用Ａｒ等离子体辐照；用相同的工艺参数制备??Ｔｉ０２／Ａｇ／Ｔｉ０２多层膜，并且对多层膜中的银膜进行相同参数的Ａｒ等离子体辐照，??最后，用紫外可见分光光度计（ＵＶ－２５５０）分别测量二氧化钛薄膜透过谱、辐照??后的银膜吸收和透过谱以及辐照后的Ｔｉ０２／Ａｇ／Ｔｉ０２多层膜透过谱。根据透过谱利??用最优化法计算单层纳米二氧化钛薄膜光学参数以及辐照后纳米银的光学参数；??将上述计算得到的单层膜二氧化钛及辐照后纳米银的光学参数带入??Ｔｉ０２／Ａｇ／Ｔｉ〇２多层膜计算公式，计算出多层膜透过率，不断调整银膜光学参数以??减小实测透过曲线与拟合透过曲线差距，探宄Ａｒ等离子体辐照提高多层膜透过??率的机制
图２．１光波垂直入射时的Ｅ，?ｋ图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．．１?Ｅ，?Ｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ?ｏｆ?ｌｉｇｈｔ?ｗａｖｅ??如图２．１，当光垂直入射时到界面时，光的传播矢量Ａ垂直于界面，所以五??和／／都平行于界面，并且都连续地通过界面，这是入射介质爪中有两束波，一??束正向行波（入射光波）仏＋，／＾＋，一束是反向行波（反射光波）￡〇■，／／Ｑ＿，而在第??二介质Ｎ，中只有正向行波，即折射光波钉，耵，由导纳方程式得：??Ｈ＾Ｎ０?ＣｋｘＥ＾?（２－１）??Ｗ〇?Ｃ－ｋｘＥ〇）?（２－２）??＝?＾?（ｋｘＥ＾）?（２－３）??示中，五表示电场，／／表示磁场。??应用边界条件：??￡〇＋?＋?Ｅ〇－?＝?Ｅｔ?（２－４）??Ｈ０＋?＋?／／〇－?＝?Ｈ１＋?（２－５）??将（２－１），（２－２），（２－３）带入（２－５）得??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进神经网络的分振幅光偏振仪数据处理[J]. 董会权,李严. 激光杂志. 2016(08)
[2]氩等离子体处理对ZnO薄膜阻变效应的影响[J]. 伏兵,诸葛飞,刘志敏,罗浩,梁凌燕,高俊华,曹鸿涛. 材料科学与工程学报. 2014(06)
[3]基于实数遗传算法的混浊介质光学参数提取[J]. 李飞,张元志,王贻坤,朱灵,刘勇,王安. 光学学报. 2013(12)
[4]透明导电薄膜的研究进展[J]. 刘晓菲,王小平,王丽军,杨灿,王子凤. 激光与光电子学进展. 2012(10)
[5]Ar等离子体改性纳米钛基TiO2薄膜生物活性研究[J]. 于春杭,邵红红,丁红燕,许晓静,翟瑞,刘媛英. 真空科学与技术学报. 2012(02)
[6]离子束后处理对TiO2薄膜表面粗糙度的影响[J]. 潘永强,杭凌侠,吴振森,王浩浩. 中国激光. 2010(04)
[7]镀制工艺对TiO2光学膜层折射率影响研究[J]. 耿桂宏. 真空科学与技术学报. 2009(03)
[8]蒸发速率对ITO光学常数的影响[J]. 李天璘,朱彦旭,徐晨,高国,沈光地. 功能材料. 2009(01)
[9]Drude的金属经典电子论(1900)与超导体的London方程(1935)[J]. 陈秉乾,王稼军,程福臻. 大学物理. 2007(11)
[10]基于洛伦兹模型的红外薄膜材料光学常数拟合及应用[J]. 苏伟涛,李斌,刘定权,张凤山. 光学仪器. 2006(04)
本文编号：2937419
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