Vật lý màng mỏng -Các loại màng quang học

Trường ĐHKH Tự Nhiên Trường ĐHKH Tự Nhiên Khoa Vật Lý Khoa Vật Lý GVHD: T.S LÊ VŨ TUẤN HÙNG HV : LÊ NGUYỄN BẢO THƯ Các loại màng quang học Các loại màng quang học LỊCH SỬ MÀNG QUANG LỊCH SỬ MÀNG QUANG GƯƠNG VENETIAN FRAUNHOFER A.FRESNEL Năm 1899: Lý thuyết Fabry-Perot ra đời 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 2 2 1 1 2 1 2 2 2 1 2 1 1 2 2 cos(2 ) R 1 2 cos(2 ) s r r r r r r r r δ δ + + = + + 1 1 1 1 2 cosn d π θ δ λ = Hiệu quang lộ: Độ phản xạ đế: Độ dày D của lớp (tính theo QWOT) Độ dày D của lớp (tính theo QWOT) 4 i i i Z n d D λ = 2 2 2 0 1 2 2 0 1 s n n n R n n n   − =   +   Với một lớp đơn dày 1 QWOT Với một lớp đơn dày 1 QWOT Với một lớp đơn dày 2 QWOT Với một lớp đơn dày 2 QWOT 2 0 2 0 2 R s n n n n   − =  ÷ +   QWOT: quarter – wave optical thickness QWOT: quarter – wave optical thickness Ma trận hình thức (matrix Ma trận hình thức (matrix formalism) formalism)  Các yếu tố của ma trận đơn lớp Các yếu tố của ma trận đơn lớp M M i có thể thu được từ các i có thể thu được từ các điều kiện biên trong cấu trúc lớp liên quan đến cường độ 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 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: giá trị cường độ trường (Ei và Hi) ở đằng sau của lớp: 1 1 cos sin = sin cos i i i i i i i i i i i i i E E H H i E n H in δ δ δ δ − −     =  ÷  ÷          ÷  ÷  ÷    ÷   M MÀNG QUANG HỌC MÀNG QUANG HỌC  Màng quang học gồm một hay nhiều lớp vật liệu Màng quang học gồm một hay nhiều lớp vật liệu mỏng phủ trên một thiết bị quang học như thấu mỏng phủ trên một thiết bị quang học như thấu kính hay gương, những thiết bị cho phép biến đổi kính hay gương, những thiết bị cho phép biến đổi đường đi của ánh sáng phản xạ hay truyền qua. đường đi của ánh sáng phản xạ hay truyền qua.  Các loại màng quang học chính: Các loại màng quang học chính:  Màng chống phản xạ Màng chống phản xạ  Màng phản xạ cao Màng phản xạ cao  Màng dẫn điện truyền qua Màng dẫn điện truyền qua  Màng lọc ánh sáng Màng lọc ánh sáng MÀNG PHẢN XẠ CAO MÀNG PHẢN XẠ CAO  Màng phản xạ cao (HR) là một màng hay hệ thống Màng phản xạ cao (HR) là một màng hay hệ thống màng phủ trên một bề mặt để làm tăng sự phản xạ màng phủ trên một bề mặt để làm tăng sự phản xạ toàn bộ của bề mặt đế. toàn bộ của bề mặt đế. Màng phản xạ Màng kim loại: Màng điện môi HR Màng kim loại Màng kim loại  Màng kim loại được sử dụng chủ yếu để hướng ánh Màng kim loại được sử dụng chủ yếu để hướng ánh sáng trong một hệ quang học, và được sử dụng trong sáng trong một hệ quang học, và được sử dụng trong hầu hết các hệ thống quang hiện nay, và là thiết bị làm hầu hết các hệ thống quang hiện nay, và là thiết bị làm biến đổi tính phản xạ kinh tế nhất. biến đổi tính phản xạ kinh tế nhất.  Màng kim loại có thể được dùng trong một dải sáng Màng kim loại có thể được dùng trong một dải sáng rộng, nhưng có xu hướng dễ vỡ và khó làm sạch. rộng, nhưng có xu hướng dễ vỡ và khó làm sạch.  Các kim loại được sử dụng phổ biến nhất cho các bề Các kim loại được sử dụng phổ biến nhất cho các bề mặt phản xạ cao là Nhôm (Al), Vàng (Au), Bạc (Ag). mặt phản xạ cao là Nhôm (Al), Vàng (Au), Bạc (Ag). HRHR Metals Average % Reflectivity Vis / IR Regions of high Absorption Comments Aluminu m 92 / 98 700-950nm Sensitive deposition parameters necessary to prevent "Blueing" (scatter in visible). Thin layer of Al 2 O 3 forms on surface. Gold 94 / 98 300-550nm Adhesion issues with glass. Very soft surface. Use Chrome as binderlayer. Silver 95 / 98 UV Issues with tarnishing. Very soft surface. HRHR [...]... diod phát quang, … TC Màng ITO ( Indium Tin Oxide ) Tính chất quang của màng ITO tạo bằng pp phún xạ TC Độ truyền phụ thuộc vào cấu trúc cũng như hình thái bề mặt màng ( độ truyền qua giảm khi độ dày màng tăng ) Màng lọc (FILTER) Là loại màng được sử dụng để lọc và cho những ánh sáng nhất định đi qua Ưu điểm : - Tính chất lọc tốt hơn, thiết bị quang phủ lớp lọc giao thoa ít mất mát nhiệt hơn các màng lọc... thấy vật liệu chiết suất thấp bền Vật liệu màng là các chất điện môi chiết suất thấp : MgF2, Na3AlF6, CaF2, LiF2… MÀNG AR 2 LỚP (MÀNG V)   AR Tiện ích: có nhiều sự lựa chọn vật liệu hơn, tinh vi hơn, dễ sản xuất Hạn chế: vùng hoạt động hẹp MÀNG AR 3 LỚP 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 • M = 1 QWOT của vật. ..MÀNG ĐIỆN MÔI 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 HR MÀNG ĐIỆN MÔI  Thiết... 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. .. CD HR MÀNG CHỐNG PHẢN XẠ (AR) Màng chống phản xạ được dùng để làm giảm sự phản xạ trên bề mặt Giả sử có thể điều khiển chính xác độ dày lớp phủ là 1 QWOT) Độ phản xạ là nhỏ nhất khi: n1 = n0 nS với n1: chiết suất của lớp mỏng, n0 và nS là chiết suất của hai môi trường AR So sánh sự truyền ánh sáng trên bề mặt có phủ lớp chống phản xạ và không phủ Phủ lớp chống phản xạ Không phủ lớp chống phản xạ Màng. .. (vd:Al2O3) • 2H= 2 QWOT hay HWOT của một vật liệu chiết suất cao (vd: ZrO2) • L=1 QWOT của một vật liệu chiết suất thấp (vd: MgF2 hay SiO2), hình thức của một QHQ M=Al2O3, H=ZrO2: Ứng dụng 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) AR Màng dẫn truyền qua (Transparent conductive coating –TC)   Màng dẫn truyền qua được sử dụng trong... 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/MIT/Vat_li.html • http://mientayvn.com/OCW/YALE/Ki_thuat_y_sinh.html .  M MÀNG QUANG HỌC MÀNG QUANG HỌC  Màng quang học gồm một hay nhiều lớp vật liệu Màng quang học gồm một hay nhiều lớp vật liệu mỏng phủ trên một thiết bị quang học như thấu mỏng phủ. ĐHKH Tự Nhiên Khoa Vật Lý Khoa Vật Lý GVHD: T.S LÊ VŨ TUẤN HÙNG HV : LÊ NGUYỄN BẢO THƯ Các loại màng quang học Các loại màng quang học LỊCH SỬ MÀNG QUANG LỊCH SỬ MÀNG QUANG GƯƠNG VENETIAN. qua.  Các loại màng quang học chính: Các loại màng quang học chính:  Màng chống phản xạ Màng chống phản xạ  Màng phản xạ cao Màng phản xạ cao  Màng dẫn điện truyền qua Màng dẫn