基于随机裂缝掩模的金属网栅透明导电膜研究

发布时间：2017-12-23 13:25

本文关键词：基于随机裂缝掩模的金属网栅透明导电膜研究　出处：《哈尔滨工业大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：光学窗口电磁屏蔽技术在国防,航天,通讯等领域中有着重要的应用前景。金属网栅透明导电膜能够实现光学窗口的强电磁屏蔽和优良透光性能。但目前金属网栅的设计结构受限于(亚)周期分布,无法避免衍射造成的严重杂散光,影响成像效果;此外,传统微纳加工方法的成本过高,限制金属网栅透明导电膜的应用范围。针对上述存在的问题,论文提出了一种基于随机裂缝模板的金属网栅透明导电膜,并进行了深入的理论与实验研究,主要内容如下:1.深入研究了裂缝模板的形成机理。首先分析了分散系薄膜的干燥过程,并探讨了薄膜产生裂缝的条件;其次,利用Griffith断裂理论,分析了薄膜干燥形成裂缝的具体过程,并建立数学模型,通过模型分析薄膜厚度对裂缝形成的影响。结果表明:薄膜开裂的临界厚度随分散质颗粒增大而增大;薄膜越厚,裂缝间距越大且模板翘曲越严重。上述结果为优化裂缝掩模制作工艺提供了极具指导意义的理论基础。2.通过对比形成裂缝模板的效果,选择了一种合适的分散系用于制备裂缝模板。实验分析得出了水性丙烯酸乳液产生裂缝的临界厚度约为900nm,并讨论了薄膜厚度对裂缝形成的影响,得出薄膜厚度控制在2~3μm时可以获得良好的裂缝模板。利用水性丙烯酸乳液干燥产生的裂缝网络作为掩模,并结合Lift-off工艺,本文成功制作了结构优良的新型金属网栅透明导电膜实验样片。3.实验测试了新型金属网栅透明导电膜样片的光电性能,包括导电性能,透光性能,光学衍射效果以及电磁屏蔽效率。测试结果表明:样片的方阻约为2.1Ω/sq,紫外可见波段透过率高达90%,红外波段透过率仍在88%以上,最强的衍射杂散光能量仅达总能量的0.04‰,Ku波段内的电磁屏蔽效率超过25d B,衰减了超过99.68%的电磁波能量,且随效率随频率的变化波动小于2d B。4.建立了新型金属网栅透明导电膜的电磁屏蔽效率分析模型。在传统方格金属网栅屏蔽效率分析模型的基础上,通过统计获得新型金属网栅的结构参数,并进行系数修正,最终得到了新的计算模型。对比模型计算结果与实测结果发现,新模型预测值与实测值吻合较好,偏差小于2d B。模型计算为新型金属网栅透明导电膜电磁屏蔽效果的预测提供了较好的理论参考。综上,本文提出的新型金属网栅透明导电膜制作过程简单,且具有优良的导电性能和宽波段透光性能,以及高效的宽频带微波屏蔽能力,最具潜力的是,其衍射高级次杂散光分布均匀且能量极低,具有优异的光学成像效果。新型金属网栅透明导电膜可以用于精密光学窗口电磁屏蔽,尤其在曲面光学窗口电磁屏蔽的应用前景十分广阔。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM24;TB383.2

【参考文献】