本文關鍵詞：移動智能終端用藍寶石的表面抗反射與自清潔研究

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【摘要】：藍寶石材料由于其本身固有的特性,如高硬度、抗腐蝕、抗輻射能力等優(yōu)點,已成為移動智能終端窗口材料發(fā)展的必然趨勢。但是由于其較低的透過率和較差的潤濕性能,也限制了其應用的發(fā)展。目前主要應用的二氧化硅(SiO_2)是作為藍寶石增透的首選材料;但是由于其與藍寶石之間由于熱膨脹系數的不同,制備時將導致其與藍寶石之間存在較大的熱失配現象,這就使得薄膜在應用時容易脫落。本文以HfO_2薄膜為中間緩沖層,制備HfO_2/SiO_2雙層增透膜系統(tǒng),以改善薄膜結合力較差的問題;同時在另一面制備藍寶石亞波長結構,以改善其表面潤濕性能,并提高其可見光波段的透過率。Essential Macleod的軟件計算結果表明,HfO_2/Si O_2雙層膜系可以用來提高藍寶石在可見光波段的透過率且薄膜的折射率變化對藍寶石的透過效果會有一定的影響。同時采用Rsoft CAD軟件模擬計算亞波長結構的透過率,并確定亞波長結構的最佳結構參數(占位比,深度,周期)。磁控濺射制備SiO_2/HfO_2增透膜的試驗表明,中間層HfO_2的加入能明顯提高薄膜與基底之間的結合力,并且隨著HfO_2薄膜厚度的增加薄膜的附著力先增加后減小,當增透膜SiO_2/HfO_2厚度為86/126 nm時,測得其臨界載荷為7.6 mN,透過率為91.3%,較藍寶石本身(85.7%)相對提高了6.5%。以陽極氧化鋁為掩膜,并采用電感耦合等離子刻蝕(ICP)的方法刻蝕鋁膜,掃描電子顯微技術(SEM)的測試表明,在刻蝕氣壓為3 mTorr、刻蝕功率100 W、刻蝕氣體(Cl2與Ar)的比值為1:1時,所獲得的圖形刻蝕效果較好。在此基礎上,最后采用固相外延的方法,使其高溫氧化轉變成藍寶石亞波長結構。可見光譜和潤濕角的測試結果表明,藍寶石雙面增透結構能有效地提高藍寶石在可見光波段的透過率,使得其透過率達到93.5%,較藍寶石本身(85.7%)相對提高了9.1%,同時表面亞波長結構能有效地改善藍寶石本身的潤濕性能,(潤濕角由60.9°提高至125.4°),進而在移動智能終端觸摸屏領域有較好的應用優(yōu)勢。
【關鍵詞】：藍寶石 亞波長結構 增透膜 親水性
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ164;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-23
• 1.1 課題研究的背景及意義9-10
• 1.2 藍寶石改性的研究現狀10-15
• 1.2.1 增透膜系研究現狀10-12
• 1.2.2 亞波長結構研究現狀12-14
• 1.2.3 藍寶石表面潤濕性能的研究14-15
• 1.3 抗反射結構的制備方法15-19
• 1.3.1 增透薄膜的制備方法15-17
• 1.3.2 亞波長微納結構的制備方法17-19
• 1.4 掩膜的選擇19-21
• 1.4.1 光刻膠掩膜19-20
• 1.4.2 金屬島狀顆粒掩膜20-21
• 1.4.3 AAO掩膜21
• 1.5 本文研究的主要內容21-23
• 第2章 藍寶石抗反射結構的制備及表征方法23-29
• 2.1 引言23
• 2.2 抗反射結構的設計23-24
• 2.2.1 Essential Macleod軟件的介紹23-24
• 2.2.2 Rsoft軟件基本功能的介紹24
• 2.3 抗反射結構的制備24-26
• 2.3.1 SiO_2/ HfO_2增透膜系的制備方法24-25
• 2.3.2 亞波長結構的制備方法25-26
• 2.4 抗反射結構的測試分析方法26-28
• 2.5 本章小結28-29
• 第3章 增透膜系的制備及性能29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 SiO_2/ HfO_2膜層厚度的優(yōu)化29-31
• 3.2.1 HfO_2薄膜厚度變化對藍寶石透過率的影響30
• 3.2.2 材料結構偏差對增透膜增透性能的影響30-31
• 3.3 增透膜系的制備31-33
• 3.3.1 濺射工藝參數31-32
• 3.3.2 沉積速率的測定32-33
• 3.4 退火處理對薄膜結晶性以及成分的影響33-35
• 3.4.1 退火處理對薄膜結晶性的影響33
• 3.4.2 退火處理對薄膜成分的影響33-35
• 3.5 中間層厚度變化對增透膜性能的影響35-39
• 3.5.1 中間層厚度變化對透光率的影響35-36
• 3.5.2 中間層厚度變化對薄膜間結合力的影響36-38
• 3.5.3 中間層厚度變化對薄膜結晶性的影響38-39
• 3.6 本章小結39-40
• 第4章 藍寶石表面亞波長結構的制備性能研究40-58
• 4.1 引言40
• 4.2 亞波長結構的模擬40-43
• 4.2.1 亞波長最佳結構參數的模擬40-43
• 4.2.2 亞波長結構參數改變對透過率的影響43
• 4.3 AAO掩膜的制備43-45
• 4.4 刻蝕工藝研究45-52
• 4.4.1 刻蝕氣體的選擇45-46
• 4.4.2 刻蝕功率對刻蝕效果的影響46-48
• 4.4.3 氣體組分對刻蝕效果的影響48-50
• 4.4.4 刻蝕氣壓對刻蝕效果的影響50-52
• 4.5 固相外延52-55
• 4.5.1 亞波長圖形的結構和形貌52-55
• 4.6 亞波長結構的性能55-57
• 4.6.1 亞波長結構對藍寶石透過率的影響55
• 4.6.2 亞波長結構對藍寶石潤濕性的影響55-57
• 4.7 本章小結57-58
• 結論58-59
• 參考文獻59-65
• 致謝65

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前5條

1 王哲力;周建軍;孔月嬋;孔岑;董遜;楊洋;陳堂勝;;Thin-barrier enhancement-mode AlGaN/GaN MIS-HEMT using ALD Al_2O_3 as gate insulator[J];Journal of Semiconductors;2015年09期

2 杜勇;劉光磊;黃國威;劉希杰;張化明;;增透太陽能集熱管的制備及其性能[J];太陽能;2011年13期

3 李強;劉正堂;馮麗萍;宋文燕;張興剛;閆鋒;;提高藍寶石高溫強度和透過率的研究[J];材料科學與工藝;2007年01期

4 曹召良,盧振武,李鳳有,孫強,任智斌,趙晶麗;亞波長介質光柵的制作誤差分析[J];光子學報;2004年01期

5 陳思鄉(xiāng),易新建,李毅;亞波長結構對10.6μm的抗反射表面的研制[J];光學學報;2001年08期

中國碩士學位論文全文數據庫 前1條

1 秦國雙;氧化鉿為過渡層生長藍寶石紅外窗口增透保護膜的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

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本文編號：933548