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2021 05/ 12 13:45:31
来源:新华网

如此神奇的氟化镁薄膜,你知道吗?

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氟化镁晶体具有很好的光学性能、机械性能及化学稳定性,是一种非常重要的光功能晶体材料,其用途十分广泛,常被用来制作氟化镁薄膜。

高透过率的氟化镁薄膜有很多种制备方法,例如:真空蒸发、等离子体辅助沉积、溅射方法等。在工业上,最多采用的是溅射方法,因为它能够实现在比较低的衬底温度下气相生长,且可得到大面积的薄膜。但是溅射方法也有其弊端:通常在纯Ar气氛中得到的氟化镁薄膜存在着氟空位,氟镁比失配,并且存在着很强的光学吸取。后经过研究人员的试验,脉冲激光淀积薄膜制备技术出现在人们眼前,它可以很好地保持体材料中F/Mg的化学配比,并且具有透过率高、折射率低的特点。

虽然氟化镁薄膜制备过程比较繁琐,但因其具有折射率低、透明波段宽、能隙宽、热稳定性好、机械强度大和激光损伤阈值高等优异性能,所以它成为了制备增透膜、高反膜和高损伤阈值膜的重要材料。一起来了解一下,氟化镁薄膜在各种光学膜层制备中的应用吧。

1.用作镜头材料

在玻璃基体上镀制薄膜,以增加光的透过率的实际应用中,就单层增透膜而言,最常使用的就是氟化镁,因为它不仅有合适的折射率,接近于单层膜的理论值,而且它质地坚硬,稳定性好。因此,它除了起增透的作用外,还是一层保护膜,可以增加某些玻璃的化学稳定性。

2.制作Cu-MgF2纳米金属陶瓷薄膜

研究人员通过真空蒸发技术制备出Cu-MgF2纳米金属陶瓷薄膜。微结构分析表明该薄膜由fcc-Cu晶粒均匀分布于主要呈非晶态的MgF2陶瓷基体中构成的,其平均粒度约为14~16nm。

3.制作AlxGa1-xAs/GaAs太阳电池MgF2/ZnS双层减反射膜

减反射膜的基本原理是利用光波在减反射膜上下表面反射所产生的光程差,使得两束反射光干涉相消,从而减弱反射,增加透射。在太阳电池材料和入射光谱确定的情况下,减反射的效果决定于减反射膜的折射率及厚度。

MgF2与ZnS具有较为恰当的折射率,有较宽的透明范围,是较常用的减反射材料组合。研究人员利用两者特点,经过试验得出:Al0.8Ga0.2As/GaAs太阳电池表面蒸镀MgF2/ZnS双层减反射膜可明显减少太阳光的反射,增加光吸取,提高太阳电池短路电流和转换效率。

4.制作MgF2-TiO2混合渐变折射率薄膜

由研究人员利用混合介质理论模型和TFCalc膜系设计App,通过双源共蒸工艺制备了MgF2-TiO2混合渐变折射率薄膜。结果发现这种薄膜在400至800nm波段的平均反射率仅为5.56%,减反特性优于分层介质减反膜,适合于全天候的服役环境。

相信随着科技的发展,氟化镁薄膜将凭借其优异特性在更多领域发挥作用。

本文由石家庄市藁城区第九中学高级教师韩素娟进行科学性把关。

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