1、近年來哈佛大學(xué)的研究者提出了一種新型亞波長光學(xué)涂層，打破了高吸收介質(zhì)會(huì)破壞光干涉效應(yīng)以及光學(xué)薄膜厚度必須為光波長的1/4及其倍數(shù)等傳統(tǒng)觀點(diǎn)，當(dāng)高吸收介質(zhì)層為5~25 nm時(shí)，干涉現(xiàn)象仍然存在，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光不同波段的選擇性吸收從而顯色，且具有對(duì)表面粗糙度不敏感、受入射角度影響不大等優(yōu)點(diǎn)。這種新型的高吸收介質(zhì)/導(dǎo)電層光學(xué)薄膜體系開辟了一條新的光學(xué)薄膜研究路線。另一方面，傳統(tǒng)光學(xué)薄膜的制備通常需高真空、精密機(jī)械設(shè)備，或者需要的源為昂貴的大

2、分子金屬有機(jī)物，制備成本較高。金屬有機(jī)物沉積(Metal Organic Deposition，簡(jiǎn)稱 MOD)法設(shè)備簡(jiǎn)單，不要求真空環(huán)境，沉積效率較高，原材料利用率高，而且薄膜的組分容易控制，更重要的是可大面積均勻成膜，適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，因此使用金屬有機(jī)物沉積法來制備光學(xué)薄膜具有很好的商業(yè)前景。
　　介質(zhì)/金屬復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)是應(yīng)用得最廣泛的光學(xué)結(jié)構(gòu)之一，靈活運(yùn)用這種結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)例如高反射膜中的完美鏡面、濾光膜中的法布里-珀羅干

3、涉儀結(jié)構(gòu)等許多高級(jí)光學(xué)薄膜的功能。傳統(tǒng)光學(xué)結(jié)構(gòu)是通過改變介質(zhì)層的性質(zhì)從而改變整體光學(xué)性能，由于導(dǎo)電層的性質(zhì)對(duì)介質(zhì)/導(dǎo)電層光學(xué)薄膜體系的性能也有較大影響，為此，本論文針對(duì)高吸收Ge/導(dǎo)電薄膜體系，選擇不同類型的導(dǎo)電材料，研究導(dǎo)電層性質(zhì)對(duì)光學(xué)薄膜性能的影響。具體地，采用零電阻的釔鋇銅氧(YBa2Cu3O7-δ，簡(jiǎn)稱YBCO)超導(dǎo)薄膜作為完美電導(dǎo)體，以及鎵鋅氧合金(GaZnO compound，簡(jiǎn)稱GZO)透明導(dǎo)電薄膜來代替 Au反射層，圍繞

4、 Ge/YBCO、Ge/GZO體系的光學(xué)性能變化和可能應(yīng)用，論文開展了如下研究：
　　(1)采用MOD法在鋁酸鑭(LaAlO3，簡(jiǎn)稱LAO)單晶上制備YBCO超導(dǎo)薄膜，系統(tǒng)研究工藝參數(shù)(低溫?zé)崽幚砩郎厮俾?、高溫?zé)崽幚頊囟?、氧濃度、水分壓、氣流速度、過渡溫區(qū)升溫速率)對(duì)YBCO薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響，通過調(diào)節(jié)過渡溫區(qū)升溫速率消除a軸，穩(wěn)定地制備出了Jc≥1.8 MA/cm2的高性能的YBCO薄膜。為了降低基片成本和未來的柔性光學(xué)器件應(yīng)

5、用，在Ni-W基帶上研究了鋯酸鑭(La2Zr2O7，簡(jiǎn)稱LZO)緩沖層的MOD制備。為了提高YBCO薄膜性能，通過納米非晶Y2O3薄膜對(duì)LAO基片表面修飾實(shí)現(xiàn)磁通釘扎，從而在提高YBCO薄膜厚度、保證YBCO薄膜對(duì)光的零透射的同時(shí)保持高性能。
　　(2)采用MOD法制備GZO透明導(dǎo)電薄膜，系統(tǒng)研究了生長溫度、膜厚、Ga濃度等因素對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性能、電學(xué)性能的影響，成功制備了在可見光區(qū)的透光率大于85％，電阻率為5.42×1

6、0-3Ωcm的GZO透明導(dǎo)電薄膜，并通過改變前驅(qū)液成分制備了ZnO薄膜、紫外吸收的Ga2O3薄膜以及MOD-Ga2O3基日盲紫外探測(cè)器。
　　(3)對(duì)Ge/Au體系進(jìn)行重復(fù)驗(yàn)證，變換Ge膜厚度，得到反射率隨Ge厚度變化的顯色效應(yīng)，并通過計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)試的反射率對(duì)比，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果很好地吻合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。接著改變可見吸收的介質(zhì)層Ge膜為紫外吸收的Ga2O3薄膜，發(fā)現(xiàn)了與Ge/Au體系類似的規(guī)律：隨Ga2O3薄膜厚度改變，紫外光區(qū)的反射率峰位

7、發(fā)生了偏移，成功地將亞波長光學(xué)薄膜的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到紫外波段。
　　(4)將全反射Au層換成YBCO超導(dǎo)薄膜，研究了Ge/YBCO體系的光學(xué)性能。發(fā)現(xiàn)室溫下YBCO為可見光區(qū)接近全吸收的材料，與預(yù)期的理想電導(dǎo)體全反射不同。隨著Ge膜厚度的增加，Ge/YBCO體系的反射率下降降低，吸收率增大。Ge/YBCO薄膜體系具有近90%的吸收率，且隨著溫度降低吸收進(jìn)一步增大，有望應(yīng)用于太陽能電池吸收層、超薄光探測(cè)器等領(lǐng)域。Ge/YBCO光學(xué)體系

8、可能在紅外-遠(yuǎn)紅外、太赫茲領(lǐng)域有應(yīng)用，這是下一步研究的方向。
　　(5)將全反射Au層換成透明導(dǎo)電GZO薄膜，研究新型的Ge/GZO體系的反射、吸收光學(xué)特性。發(fā)現(xiàn)GZO薄膜電阻率較小(10-3Ωcm量級(jí))時(shí)，隨Ge膜厚度變化的反射率出現(xiàn)峰位偏移現(xiàn)象并因此顯色，加上GZO薄膜能有效地吸收紫外光，成功地實(shí)現(xiàn)了具有裝飾效果的紫外太陽鏡功能。針對(duì)Au是對(duì)可見光波段全反射的材料，沒法透過可見光，Ge/Au體系的應(yīng)用局限于裝飾領(lǐng)域的缺點(diǎn)，將不