高吸收超薄NiCr_介质复合膜系制备与性能研究

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS（电子科技大学图标）高吸收超薄NiCr/介质复合膜系制备与性能研究光学工程201521050404丁竹林顾德恩副教授分类号密级注1UDC（题名和副题名）（作者姓名）指导教师（姓名、职称、单位名称）申请学位级别学科专业提交论文日期2018.05论文答辩日期2018.05学位授予单位和日期20186答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。StudyonPre

2、parationandPropertiesofUltrathinNiCr/dielectricCompositeFilmswithHighAbsorptionAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:OpticalEngineeringAuthor:ZhulinDingSupervisor:Prof.DeenGuSchool:SchoolofOptoelectronicScienceAndEng

3、ineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作。及取得的研究成果据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方，也不包含为夕卜，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。＾＆：作者签名：曰期年月曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文，的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交

4、论文的复印件和磁盘允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存。、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）：作者签名：导师签名曰期年ｆ月４曰摘要摘要在太阳光谱辐射的总能量中，可见光波段就占49.64%，实现可见光全波段的高吸收不仅可解决日益严重的能源危机问题，也可消除光路系统中的杂散光，大幅度提高仪器的分辨率；同时可见光波段作为人眼唯一能感知和探测的波段，可见光选择性高吸收材料不仅能应用于建筑一体

5、化太阳能集热器、图像传感器和太阳能军事等领域，也可应用于装饰和包装等民事生活领域。因此，实现可见光波段的高吸收是目前的一个研究重点。本文研究了纳米尺度下单层NiCr金属薄膜的光学常数n，k、电学特性、吸收图谱以及微观形貌随膜厚的变化，并基于超薄NiCr/介质复合膜系实现了可见光选择性高吸收和可见光全谱高吸收，得到的主要结果如下：（1）单层NiCr金属薄膜在可见光波段的反射率随着膜厚的增加而逐渐增加，透射率随着膜厚的增加而逐渐减小，吸收率随着膜厚的增加先增加后减小，但吸收率的最高值不超过50%；利用XPS表征手段证实了N

6、iCr金属薄膜的组成成分与靶材的成分一致，且薄膜中Cr元素存在着被氧化的现象；NiCr金属薄膜的电阻率随着薄膜厚度的增加而逐渐减小。（2）提出了可见光选择性吸收结构Al/SiO2/NiCr/Si3N4/NiCr，研究膜系中NiCr和Si3N4的膜厚对其吸收图谱的影响。结果表明：可见光波段的吸收峰随NiCr金属薄膜厚度的增加而逐渐消失；当NiCr金属的膜厚在4.7nm左右时，膜系在可见光波段的最大吸收率接近于完美吸收，且吸收峰随着Si3N4膜厚的增加而逐渐红移，样品的颜色也从深蓝色逐渐变为浅蓝色，同时该种膜系的总体膜厚均

7、不超过200nm。（3）提出了可见光全波段高吸收结构Al/Si3N4/NiCr/SiO2，证实了当膜系结构中每层薄膜为合适的厚度时，Al/Si3N4/NiCr/SiO2在可见光波段可实现高达90%平均吸收率。通过对比Comsol软件的仿真结果与光谱仪所测的数据，得到如下结论：当NiCr金属膜厚在15nm~25nm时，该种结构在可见光波段可保持高吸收；可见光波段高吸收的区域随着Si3N4膜厚的增加而逐渐向长波方向移动。同时对样品80nmAl/50nmSi3N4/4.7nmNiCr/85nmSiO2进行热稳定分析，表明经过

8、退火温度为500℃、退火时间为4小时后，复合膜在可见光波段的吸收率衰减仅为3%。关键词：可见光、吸收率、选择性、NiCr、光学常数IABSTRACTABSTRACTItisreportedthattheenergyofvisiblelight,accountsfor49.64%oftotalenergyofsolarradiati