自组装法制备的亚波长纳米多孔二氧化硅薄膜

摘要

通过自组装技术在玻璃基底上制备了二氧化硅薄膜的亚波长多孔结构,这种类似于多晶的胶体晶体结构其特征尺寸约为90 nm,通过不同的提拉速度可以实现可见到红外不同波段的增透.系统研究了胶体乳液浓度、基片提拉速度对亚波长多孔薄膜透射谱的影响,探索了在不同波段实现高效率增透的最佳制备条件.通过等效介质理论(EMT)分析了这种亚波长多孔薄膜的光学特性,结果表明控制亚波长多孔结构的占空比可以改变等效膜层的折射率实现高效率增透.通过扫描电镜(SEM)表征了多孔膜的表面形貌,并通过图像处理的方式得到二氧化硅纳米粒子的占空比因子.实验结果表明:在一定范围内,提拉速度不同,对应的等效膜层的折射率会不同,膜层的透射率也不同.组装这种亚波长多孔纳米微结构最高增透率达到99.8％,且具有一定的宽带增透效果,通过控制膜层的厚度可以实现从可见光到红外波段的有效调谐,其在1 064 nm处的损伤阈值为21.74 J/cm2.