[发明专利]纳米减反薄膜或增透膜以及光学或光电器件的制备方法

说明书

技术领域

本发明特别涉及光学、光电技术领域的一种具有纳米结构的减反薄膜或增透膜以及使用该纳米减小反射或增加透射薄膜的器件的制备方法。

背景技术

随着光电技术的发展日新月异，纳米材料获得了长足的进步，并展现出广阔的应用前景。这一发展趋势从纳米技术的研发进展中可找到实例，如纳米器件的研发迫切需要引入纳米技术，利用纳米效应和全新理念来设计和制造新器件。组装方法的逐步运用使得纳米技术向信息技术与能源等技术方向的拓展更加明显。

特别是近几年在发光器件如白光、绿光、蓝光、红光等各色LED以及光探测器件如红外、远红外、可见光、紫外、深紫外辐射探测和监控器件的领域，军民两方面迫切需要发展的包含纳米技术的此类发光和探测型的半导体光电器件。此外，随着能源危机的日益突出，人们越来越多的关注和更加广泛的重视太阳能电池这一直接将太阳能转化利用的器件。上述无论发光器件、探测器件以及太阳能电池等诸多类型的光电器件都要求器件的能够最高的光电或电光的转换效率，优化光与电之间的转换效率是提高器件性能关键所在。

一般来讲上述器件的表面都为平滑的半导体表面，这样的半导体表面可反射大于35％的入射光，光或电磁波损失十分严重。为减少光或电磁波反射，目前人们通常会采用下列的两种方法：一种是制作减反射膜或增透膜，其基本原理是利用光波或电磁波在减反射膜上下表面反射所产生的光程差，使得两束反射光干涉相消，从而减弱反射，增加透射；另一种是半导体表面构造处理，通过表面结构化的斜角使得光线或电磁波能再次耦合到器件结构层中，这样的限制效应提高光谱或电磁波的利用率，从而改善光电转换效果。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种纳米减反薄膜或增透膜的制备方法，其应用在光学、光电等领域的器件，尤其是器件的采光窗口的光滑表面上时，可大幅降低该光滑表面的反射率，减小光或电磁波损失，从而提高器件实际使用效率。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种纳米减反薄膜或增透膜的制备方法，其特征在于，该方法为：至少在光学或光电器件的采光窗口上采用透明纳米材料组装形成至少一层与采光窗口表面结构层具有大于0°夹角的纳米阵列结构的减反薄膜或增透膜。

进一步地讲，该方法中，是采用物理或化学沉积的方法在器件的采光窗口组装形成纳米阵列结构的，所述物理或化学沉积的方法包括蒸发、溅射、激光沉积、旋涂、印刷、喷涂、CVD、PVD、VPD、化学水热、化学微乳胶、化学溶胶凝胶、化学液相沉积中的任意一种或两种以上的组合。

进一步地讲，所述透明纳米材料为氧化锌、氧化钛、氮化硅、氧化硅、氧化钽、氧化锆、氧化铝、氧化铟、氧化锡、氧化镓、掺锡氧化铟、氟化掺锡氧化铟、掺氟氧化铟、掺氟氧化锡、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌、硫化锌、硒化锌和氟化镁中的任意一种或两种以上的组合。

优选地，所述减反薄膜或增透膜主要由具有折射梯度的纳米氧化锌阵列结构组成。

优选的，所述减反薄膜为复合减反薄膜或增透膜，其包括由具有折射梯度的纳米氧化锌阵列结构组成的减反薄膜结构以及由氧化钛、氮化硅、氧化硅、氧化钽、氧化锆、氧化铝、氧化铟、氧化锡、氧化镓、掺锡氧化铟、氟化掺锡氧化铟、掺氟氧化铟、掺氟氧化锡、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌、氧化锌、硫化锌、硒化锌和氟化镁中的任意一种或两种以上的组合形成的至少一层减反薄膜结构。

一种光学或光电器件的制备方法，其特征在于，该方法为：至少在所述器件的采光窗口上采用透明纳米材料组装形成至少一层与采光窗口表面结构层具有大于0°夹角的纳米阵列结构的减反薄膜或增透膜，从而提高入射光或电磁波进入器件结构层的区域和/或入射比例。

进一步地讲，该方法中，是采用物理或化学沉积的方法在器件的采光窗口组装形成纳米阵列结构的，所述物理或化学沉积的方法包括蒸发、溅射、激光沉积、旋涂、印刷、喷涂、CVD、PVD、VPD、化学水热、化学微乳胶、化学溶胶凝胶、化学液相沉积中的任意一种或两种以上的组合

进一步地讲，所述透明纳米材料为氧化锌、氧化钛、氧化硅、氮化硅、氧化钽、氧化锆、氧化铝、氧化铟、氧化锌、氧化锡、氧化镓、掺锡氧化铟、氟化掺锡氧化铟、掺氟氧化铟、掺氟氧化锡、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌、硫化锌、硒化锌和氟化镁中的任意一种或两种以上的组合。

优选地，所述减反薄膜或增透膜主要由具有折射梯度的纳米氧化锌阵列结构组成。