渐变折射率减反薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术是关于一种渐变折射率减反薄膜及其制备方法和应用。该渐变折射率减反薄膜包括至少三组减反膜层；每组减反膜层包括一层折射率渐变层和一层折射率限制层；从渐变折射率减反薄膜的一面到另一面，减反膜层的折射率呈阶梯分布或渐变分布，折射率限制层和折射率渐变层交替层叠设置；在每组减反膜层中，折射率限制层的折射率小于折射率渐变层的折射率，折射率限制层的材质选自Al

【技术实现步骤摘要】
渐变折射率减反薄膜及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种光学元件薄膜
，特别是涉及一种渐变折射率减反薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
微光像增强器具有使人眼在夜间也能看见物体的功能，其结构上包括输入窗、光电阴极、MCP、荧光屏、输出窗、管壳以及高压电源等。其中输入窗起输入光学图像和支撑光电阴极的作用，光电阴极起光电转换的作用，通常采用Na2KSb多碱阴极或GaAs单晶半导体阴极。光电阴极的灵敏度是评价微光像增强器性能的重要指标，提升阴极灵敏度的三个主要途径：增加入射光子的吸收和电子-空穴对的形成；增加到达阴极光电发射层的电子数量；增加阴极电子的真空发射数量。对光电阴极而言，光吸收是光电转换中的第一过程，因为Na2KSb多碱阴极和GaAs单晶半导体阴极在550nm的波长处的折射率分别高达3.3和4.1，与输入窗1.47的折射率相比均相差很大，因此当光线从输入窗入射到Na2KSb或GaAs阴极膜层的界面时，菲涅尔反射(FresnelReflection)很大。根据能量守恒定律，反射越高，进入阴极膜层的初始光强就越低，阴极膜层对光子的吸收就越少，电子跃迁的数量也相应的减少，在其它条件不变的情况下，阴极的灵敏度也就越低，因此应该尽量减小输入窗与光电阴极之间因为折射率不匹配所造成的光反射损失。通常通过在输入窗与光电阴极的中间增加一层减反膜来降低阴极膜层对入射光的反射，从而提高阴极膜层对入射光子的吸收，也就提高了光电阴极的灵敏度。传统的方法直接在输入窗的输出端制备一层折射率大于输入窗，小于光电阴极的减反膜，虽然能在一定程度上降低光通过输入窗和光电阴极界面的反射，但单层减反膜无法同时兼顾输入窗与光电阴极的折射率，不能完全消除由于折射率不匹配所造成的菲涅尔反射损失。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种渐变折射率减反薄膜及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是如何消除由于折射率不匹配所造成的菲涅尔反射损失。本专利技术的目的及解决其技术问题采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种微光像增强器，包括输入窗和光电阴极，在输入窗和光电阴极之间设有渐变折射率减反薄膜，所述的输入窗的折射率为1.4-1.5，所述的光电阴极的折射率为3.5-4.5，所述的渐变折射率减反薄膜包括10组减反膜层，在从输入窗到光电阴极的方向上，第一组减反膜层到第十组减反膜层的折射率依次为1.47-1.48、1.82-1.83、2.05-2.06、2.57-2.58、2.74-2.75、3.17-3.18、3.53-2.54、3.68-3.69、3.98-3.99和4.10-4.12；其中，每组减反膜层由一层HfO2折射率限制层和一层TiO2折射率渐变层组成；在第一组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.1-0.2nm，TiO2折射率渐变层的厚度为0.4-0.5nm；在第二组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.1-0.2nm，TiO2折射率渐变层的厚度为1.4-1.5nm；在第三组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.1-0.2nm，TiO2折射率渐变层的厚度为2.4-2.5nm；在第四组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.7-0.8nm，TiO2折射率渐变层的厚度为3.4-3.5nm；在第五组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.7-0.8nm，TiO2折射率渐变层的厚度为4.5-4.6nm；在第六组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.7-0.8nm，TiO2折射率渐变层的厚度为5.5-5.6nm；在第七组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.9-1nm，TiO2折射率渐变层的厚度为7.4-7.5nm；在第八组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.9-1nm，TiO2折射率渐变层的厚度为8.4-8.5nm；第九组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为1.5-1.6nm，TiO2折射率渐变层的厚度为9.5-9.6nm；在第十组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为1.5-1.6nm，TiO2折射率渐变层的厚度为10.4-10.5nm。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种太阳能电池，包括玻璃支撑层和致密层，在玻璃支撑层和致密层之间设有渐变折射率减反薄膜，所述的玻璃支撑层的折射率为1.4-1.5，所述的致密层的折射率为2.3-2.5，所述的渐变折射率减反薄膜包括4组减反膜层，在从玻璃支撑层到致密层的方向上，第一组减反膜层到第四组减反膜层的折射率依次为1.47-1.49、1.95-1.98、2.14-2.19和2.38-2.42；其中，每组减反膜层由一层Al2O3折射率限制层和一层ZrO2折射率渐变层组成；在第一组减反膜层中，Al2O3折射率限制层的厚度为2-3nm，ZrO2折射率渐变层的厚度为6-7nm；在第二组减反膜层中，Al2O3折射率限制层的厚度为2-3nm，ZrO2折射率渐变层的厚度为12-14nm；在第三组减反膜层中，Al2O3折射率限制层的厚度为2-3nm，ZrO2折射率渐变层的厚度为15-18nm；在第四组减反膜层中，Al2O3折射率限制层的厚度为2-3nm，ZrO2折射率渐变层的厚度为22-25nm。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种渐变折射率减反薄膜，其包括：至少三组减反膜层；每组减反膜层包括一层折射率限制层和一层折射率渐变层，在沿渐变折射率减反薄膜的厚度方向上，折射率限制层和折射率渐变层交替层叠设置，减反膜层的折射率呈阶梯分布或渐变分布；在每组减反膜层中，折射率限制层的折射率小于折射率渐变层的折射率，折射率限制层的材质选自Al2O3、HfO2、BaF2、MgF2和SiO2中的至少一种；折射率渐变层的材质选自折射率可调的光学材料。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的渐变折射率减反薄膜，其中在各组减反膜层中，折射率限制层的厚度和折射率渐变层的厚度之比为1:4～8。优选的，前述的渐变折射率减反薄膜，其中在沿渐变折射率减反薄膜的厚度方向上，减反膜层的折射率依次增大或减小，且相邻两组减反膜层之间的折射率渐变梯度为0.1～1。优选的，前述的渐变折射率减反薄膜，其中所述的折射率限制层的厚度为0.5nm～20nm；所述的折射率渐变层的厚度为0.5～100nm。优选的，前述的渐变折射率减反薄膜，其中所述的折射率可调的光学材料选自TiO2、ZrO2、Fe2O3、Bi2O3和Ta2O5及其与其它氧化物组成的掺杂氧化物中的至少一种，其它氧化物选自B2O3、CeO2、B2O3、Sn、Ta、Ru、Fe、Nb、Ta和W中的至少一种。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种渐变折射率减反薄膜的制备方法，其包括如下步骤：获取第一功能层和第二功能层；在所述的第一功能层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微光像增强器，包括输入窗和光电阴极，其特征在于，在输入窗和光电阴极之间设有渐变折射率减反薄膜，所述的输入窗的折射率为1.4-1.5，所述的光电阴极的折射率为3.5-4.5，所述的渐变折射率减反薄膜包括10组减反膜层，在从输入窗到光电阴极的方向上，第一组减反膜层到第十组减反膜层的折射率依次为1.47-1.48、1.82-1.83、2.05-2.06、2.57-2.58、2.74-2.75、3.17-3.18、3.53-2.54、3.68-3.69、3.98-3.99和4.10-4.12；其中，每组减反膜层由一层HfO

【技术特征摘要】
1.一种微光像增强器，包括输入窗和光电阴极，其特征在于，在输入窗和光电阴极之间设有渐变折射率减反薄膜，所述的输入窗的折射率为1.4-1.5，所述的光电阴极的折射率为3.5-4.5，所述的渐变折射率减反薄膜包括10组减反膜层，在从输入窗到光电阴极的方向上，第一组减反膜层到第十组减反膜层的折射率依次为1.47-1.48、1.82-1.83、2.05-2.06、2.57-2.58、2.74-2.75、3.17-3.18、3.53-2.54、3.68-3.69、3.98-3.99和4.10-4.12；其中，每组减反膜层由一层HfO2折射率限制层和一层TiO2折射率渐变层组成；
在第一组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.1-0.2nm，TiO2折射率渐变层的厚度为0.4-0.5nm；
在第二组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.1-0.2nm，TiO2折射率渐变层的厚度为1.4-1.5nm；
在第三组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.1-0.2nm，TiO2折射率渐变层的厚度为2.4-2.5nm；
在第四组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.7-0.8nm，TiO2折射率渐变层的厚度为3.4-3.5nm；
在第五组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.7-0.8nm，TiO2折射率渐变层的厚度为4.5-4.6nm；
在第六组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.7-0.8nm，TiO2折射率渐变层的厚度为5.5-5.6nm；
在第七组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.9-1nm，TiO2折射率渐变层的厚度为7.4-7.5nm；
在第八组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为0.9-1nm，TiO2折射率渐变层的厚度为8.4-8.5nm；
第九组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为1.5-1.6nm，TiO2折射率渐变层的厚度为9.5-9.6nm；
在第十组减反膜层中，HfO2折射率限制层的厚度为1.5-1.6nm，TiO2折射率渐变层的厚度为10.4-10.5nm。


2.一种太阳能电池，包括玻璃支撑层和致密层，其特征在于，在玻璃支撑层和致密层之间设有渐变折射率减反薄膜，所述的玻璃支撑层的折射率为1.4-1.5，所述的致密层的折射率为2.3-2.5，所述的渐变折射率减反薄膜包括4组减反膜层，在从玻璃支撑层到致密层的方向上，第一组减反膜层到第四组减反膜层的折射率依次为1.47-1.49、1.95-1.98、2.14-2.19和2.38-2.42；其中，每组减反膜层由一层Al2O3折射率限制层和一层ZrO2折射率渐变层组成；
在第一组减反膜层中，Al2O3折射率限制层的厚度为2-3nm，ZrO2折射率渐变层的厚度为6-7nm；
在第二组减反膜层中，Al2O3折射率限制层的厚度为2-3nm，ZrO2折射率渐变层的厚度为12-14nm；
在第三组减反膜层中，Al2O3折射率限制层的厚度为2-3nm，ZrO2折射率渐变层的厚度为15-18nm；
在第四组减反膜层中，Al2O3折射率限制层的厚度为2-3nm，ZrO2折射率渐变层的厚度为22-25nm。


3.一种渐变折射率减反薄膜，其特征在于，包括：至少三组减反膜层，每组减反膜层包括一层折射率限制层和一层折射率渐变层，在沿渐变折射率减反薄膜的厚度方向上，折射率限制层和折射率渐变层交替层叠设置，减反膜层的折射率呈阶梯分布或渐变分布；
在每组减反膜层中，折射率限制层的折射率小于折射率渐变层的折射率，折射率限制层的材质选自Al2O3、HfO2、BaF2、MgF2和SiO2中的至少一种；折射率渐变层的材质选自折射率可调的光学材料。


4.根据权利要求3所述的渐变折射率减反薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金慧，刘辉，薄铁柱，马婧，李庆，郑京明，吕学良，李开宇，王乔，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11