Vật lý màng mỏng -Các loại màng quang học

Lý thuyết cơ bản này miêu tả sự nhiễu của từng sóng cục bộ phản xạ từ hai bề mặt quang học song song, các lớp vật liệu điện môi khác nhau được lắng đọng trên một chuỗi xác định trên bề

LỊCH SỬ MÀNG QUANG

GƯƠNG VENETIAN FRAUNHOFER A.FRESNEL

Năm 1899: Lý thuyết Fabry-Perot ra đời

Lý thuyết cơ bản này miêu tả sự nhiễu của từng sóng cục bộ phản

xạ từ hai bề mặt quang học song song, các lớp vật liệu điện môi khác nhau được lắng đọng trên một chuỗi xác định trên bề mặt của thành phần quang học Ít nhất hai lớp vật liệu với chiết suất khác nhau phải được chọn lựa để điều chỉnh hàm truyền phổ của lớp sắp xếp theo qui trình xác định

1 1 1 1

2πn d cosθδ

λ

=

Hiệu quang lộ:

Độ phản xạ đế:

Độ dày D của lớp (tính theo QWOT)

4 i i

i

Z

n d D

λ

=

2 2

n n n

Với một lớp đơn dày 1 QWOT

Với một lớp đơn dày 2 QWOT

Ma trận hình thức (matrix

formalism)

điều kiện biên trong cấu trúc lớp liên quan đến cường độ điện trường (Ei-1) và từ trường (Hi-1) ở mặt trước và các giá trị cường độ trường (Ei và Hi) ở đằng sau của lớp:

1 1

cos sin =

H in

MÀNG QUANG HỌC

 Màng quang học gồm một hay nhiều lớp vật liệu mỏng phủ trên một thiết bị quang học như thấu kính hay gương, những thiết bị cho phép biến đổi đường đi của ánh sáng phản xạ hay truyền qua

MÀNG PHẢN XẠ CAO

 Màng phản xạ cao (HR) là một màng hay hệ thống màng phủ trên một bề mặt để làm tăng sự phản xạ toàn bộ của bề mặt đế

Màng kim loại

sáng trong một hệ quang học, và được sử dụng trong hầu hết các hệ thống quang hiện nay, và là thiết bị làm biến đổi tính phản xạ kinh tế nhất

rộng, nhưng có xu hướng dễ vỡ và khó làm sạch

mặt phản xạ cao là Nhôm (Al), Vàng (Au), Bạc (Ag)

HR

Metals Reflectivity Average %

Vis / IR

Regions of high

"Blueing" (scatter in visible)

Thin layer of Al 2 O 3 forms on

Màng điện môi bao gồm các lớp mỏng làm bằng vật liệu điện môi có tính truyền qua, được phủ trên một bề mặt Chức năng của chúng là tăng cường tính phản xạ của

bề mặt bằng cách lợi dụng sự giao thoa của tia phản xạ

từ nhiều bề mặt quang học

Các vật liệu thường sử dụng là: SiO2, TiO2,

Al2O3 and Ta2O5, và hợp chất của Flour

như MgF2, LaF3 and AlF3

MÀNG ĐIỆN MÔI

HR

MÀNG ĐIỆN MÔI

 Thiết kế phản xạ cao dựa trên các lớp chiết suất cao và thấp xen kẽ nhau, n H và n L , do đó một “vùng dừng” (hay khu vực phản xạ cao) được tạo ra xung quanh bước sóng mẫu Kiểu thiết kế ở dạng cơ bản như sau:

HR

với: m là số cặp đa lớp

Thiết bị phản xạ cao có vùng dừng điều hòa ở vị trí thứ nhất và các vùng dừng điều hòa ở các bước sóng ngắn hơn Ở giữa vùng dừng điều hòa là một khu vực được biết như “vùng xuyên qua” nơi mà ánh sáng truyền qua và không phản xạ lại

Đối với thiết kế cơ bản này không có vùng dừng thứ hai hay thứ tư.

HR

Công thức tính độ phản xạ:

Công thức tính số cặp lớp:

MÀNG CHỐNG PHẢN XẠ (AR)

Màng chống phản xạ được dùng để làm giảm sự phản xạ trên bề mặt

của hai môi trường

So sánh sự truyền ánh sáng trên bề mặt có phủ lớp chống

phản xạ và không phủ

 Tiện ích: có nhiều sự lựa chọn vật liệu hơn, tinh vi hơn, dễ sản xuất

MÀNG AR 2 LỚP (MÀNG V)

AR

Một trong những thiết kế ba lớp thông dụng và đơn giản là QHQ hay Quarter Half-Quarter.Mẫu QHQ như sau:

Thủy tinh / M 2H L

suất trung bình (vd:Al2O3)

một vật liệu chiết suất cao (vd: ZrO2)

chiết suất thấp (vd: MgF2 hay SiO2), hình thức của một QHQ M=Al2O3, H=ZrO2:

MÀNG AR 3 LỚP

AR

Ứng dụng

AR

Thấu kính trong máy ảnh, kính hiển vi, kính viễn vọng, ống nhòm… Kính đeo mắt

Đồng hồ Thiết bị điện tử (Điện thoại, PVD)

Màng dẫn truyền qua (Transparent

conductive coating –TC)

 Màng dẫn truyền qua được sử dụng trong các ứng dụng

mà điều quan trọng là việc màng dẫn điện hoặc làm tan

đi các điện tích tích tụ

 Có hai loại chính: Màng ITO

Màng TCO

TC

Màng ITO ( Indium Tin Oxide )

- Màng có độ truyền qua cao ( 80% - 90% ).

- Phản xạ mạnh đối với ánh sáng hồng ngoại ( ứng dụng phủ lên bề mặt kính, cho phép ánh sáng truyền qua nhưng giữ lại nhiệt bên trong hay bên ngoài tùy mục đích sử dụng ).

- Độ dẫn điện tốt.

 ứng dụng rộng rãi trong trong lĩnh vực quang điện tử : LCD, pin mặt trời, diod phát quang,…

TC

Màng ITO ( Indium Tin Oxide )

Tính chất quang của màng ITO tạo bằng pp phún xạ

Độ truyền phụ thuộc vào cấu trúc cũng như hình thái bề mặt màng ( độ truyền qua giảm khi độ dày màng tăng )

TC

Tài liệu tham khảo

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/HBASE/phyopt/antir ef.html

http://www.rp-photonics.com/dielectric_coatings.htm

http://www.kruschwitz.com/HR's.htm

http://www.opcolab.com/page130.html

• Chúng tôi đã dịch được một số chương của một số khóa học thuộc chương trình học liệu mở của hai trường đại học nổi tiếng thế giới MIT và Yale.

• Chi tiết xin xem tại:

• http://mientayvn.com/OCW/YALE/Ki_thuat_y_sinh.html