基于模板法亚波长微结构制备和减反射性能的研究

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1、万方数据基于模板法的亚波长微结构的制备与减反射性能研究摘要以二维胶体晶体或随机岛状膜层为掩模，反应离子刻蚀得到周期性亚波长微结构和随机亚波长微结构。一方面，在实验的过程中着重研究了在毛细管牵引力作用下胶体微球在基片表面组装的机理，在自组装机理的基础上讨论了合成大面积二维胶体晶体模板的主要影响因素(1)提拉速度与胶体浓度之间的匹配，(2)胶体粒子中含有的大杂质粒子，(3)基片的表面粗糙度、亲水性、亲水稳定性等。为组装大面积胶体晶体模板打下基础，实验中组装了厘米量级的、低缺陷密度的二维胶体晶体模板。以此二维胶体晶体为模板先通过氧气为气

2、源，合理控制刻蚀参数(主要控制参数为刻蚀时间)得到非紧密堆积二维胶体晶体。然后以CF4和Ar为气源刻蚀得到周期性亚波长柱状阵列，这种柱状阵列的占空比可以通过非紧密堆积胶体晶体的占空比来决定；柱状阵列的周期由组装二维胶体晶体的粒子粒径决定。通过含氟离子反应离子刻蚀二氧化硅的实验过程的研究，我们发现反应离子刻蚀二氧化硅是一个中等各向同性过程。这样实际刻蚀过程中深宽比较低约2：1，通过对阵列的表面形貌的表征可以看出最后得到的是亚波长锥形阵列。通过测试这种周期性亚波长锥形阵列的反射率发现它具有一定的宽光谱减反效果，但是由于刻蚀的深度不够导

3、致了减反效果不佳。另一方面，通过提拉组装法在基片表面组装宏观上均匀分布的亚波长随机金／银岛状结构。研究了浓度、提拉速度和提拉次数对随机金属模板表面分布情况、表面形貌的影响。并以此为掩模，通过CF4和Ar为气源，不同刻蚀条件下刻蚀制备了随机亚波长微结构。研究表明以银随机岛状结构为掩模的亚波长微结构减反射性能更符合要求。对比研究了不同刻蚀时间对应的亚波长微结构的减反射性能。随着刻蚀时间的增加，亚波长锥形结构越深，减反效果越好，但是随着进一步刻蚀会出现过刻蚀情况，微结构深度变浅减反射效果受到影响。总的来说，由于受N-维胶体晶体模板面积、

4、缺陷密度、以及反应离子刻蚀二氧化硅的各向同性的影响导致了周期性亚波长微结构的制备存在宏观面积小、亚波长柱形阵列不够深的缺点。这两点都限制了利用这种方法合成大面积的具有优异减反射性能的周期性亚波长微结构。而通过金岛状随机掩模同样存在随机亚波长微结构深度不够，减反射性能不够好的缺点。基于银随机掩模的随机亚波长微结构具有优异的减反射性能，而且这种方法制备周期短、造价低廉、可重复性高和容易合成大面积亚波长微结构。关键词：亚波长微结构；减反射；反应离子刻蚀；二维胶体晶体；随机结构万方数据基于模板法的亚波长微结构的制备与减反射性能研究Abst

5、ractThesimplemethodisdevelopedtogeneratelarge--areaantireflectivesub-·wavelengthstructures(SWSs)，inwhichthetwo—dimensionalcolloidalcrystalsorstochasticislandfilmasthemasks．AfterreactiveionetchingwithCF4，Ar,02，periodicSWSsandaperiodicSWSswereformed．Ontheonehand，wedevel

6、opedacoatingprocedureforcontinuousformationof2Dparticlearrays，analyzedtheparametersdeterminingthearraygrowth，developedanexperimentalapparatus，andproducedcentimeter-sizedmonolayerarraysfromsmallpolystyreneparticles．Itwasfoundthattheuniformityandspatialextentofcolloidal

7、self-assemblymonolayerweresignificantlyinfluencedbytheexperimentalparameterssuchas(1)thematchofbetweenwithdrawvelocityandthecolloidconcentration，(2)thelargeimpurityparticlescontainingincolloid，(3)thesubstratesurfaceroughness，hydrophilic，hydrophilicstability,andSOon．We

8、haveobservedahexagonallywell-orderedpackingcolloidalmonolayerinarelativelylargearea(2半2cm)，lowdefectdensity．Thetechniqueexpl