光学薄膜.ppt
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光学与光电子薄膜技术
2011年9月
第1页
一 课程内容
前言 1 第一章 薄膜光学特性计算基础 2 第二章 介质膜系及其应用2 第三章 薄膜制造技术3 第四章 光电子及半导体薄膜应用及制备2 第五章 薄膜材料及其性质1 第六章 微细加工技术2 报告1 考试1
第2页
二、前言
１、近20年来薄膜材料与镀膜技术的 迅猛发展
第3页
（1）新型薄膜材料大量涌现
纳米薄膜
第4页
纳米线和纳米棒
应用: 纳米激光器 纳米发光二极管
第5页
ZnO纳米线制作的发光二极管结构图
第6页
ZnO纳米线制作的发光二极管的发射光谱
第7页
集成电路用薄膜材料
第8页
磁电薄膜材料
磁存储 硬盘 磁头
800亿美圆
第9页
记录信息依靠表面覆的一层磁性薄膜 该膜实际上是由磁性微粒子组成 记录信息时粒子的磁化方向反转
第10页
LED中的关键薄膜材料
上游：衬底生长、外延生长
MOCVD
英文名称：Metallorganic Chemical Vapor Deposition 英文简称MOCVD 中文名称：金属有机化学气 相沉积
第11页
中游： 元件制作（透明导电膜、金属电极） 光罩、蚀刻、磨薄（干法刻蚀）
第12页
下游： 封装技术、荧光材料 （荧光粉涂布、树脂选用、散热设计、光学 设计）
T=30%
第39页
薄膜晶体管液晶显示器
阵列玻璃基板 彩色滤光膜 液晶材料
第40页
这种显示器具有高 对比度，已应用于 航天飞机和工业控
制等领域。
薄膜电致发光显示器原理
第41页
厚膜电致发光显示器的亮度达到了薄膜器件的4 倍。在2001年6月国际信息显示协会的一次会议 上，iFire展示了亮度为350cd/m2的全色显示器。
第24页
什么是光学薄膜？
第25页
第26页
光学薄膜是指控制光束行为的薄膜 光学技术的一个重要分支，包括薄膜光学 及薄膜制备技术，前者研究光在分层媒质 中的传播规律，后者研究光学薄膜的各种 制备技术。
第27页
光学薄膜有什么用？
第28页
1、激光器
第29页
薄膜
薄膜
第30页
神光 8×1012W
第31页
第48页
灯箱内200w白炽灯作为光源 节假日每天耗电2000千瓦左右
第49页
改造后东方明珠塔球体每个光点 耗电量仅为70w，加上控制系统和其 他泛光灯具的改进，整个东方明珠塔 节假日每天耗电约500千瓦，初步估 算比原来节省近75％的用电量。
第50页
5、太阳能
第51页
硅基薄膜太阳能电池
自1976年一诞生，立即在全世界范国内 掀起研究热潮
第42页
柔性显示器的代表——电子报纸
第43页
触摸屏
第44页
ITO透明导电膜
第45页
4、LED
第46页
半导体照明产业正在全球兴起
半导体照明技术是人类照明史上一次新的技术革命 21世纪最具发展前景的新兴高技术领域之一 全球LED市场2004年32亿美元，预计2008年将达到56
亿美元。
第47页
第13页
超硬薄膜材料
刀 具
第14页
人工关节
第15页
树 脂 镜 片
第16页
２、薄膜工艺不断创新
第17页
ＭＢＥ ＭＯＣＶＤ 脉冲激光熔射 离子束技术
Байду номын сангаас第18页
MBE 分子束外延技术
第19页
离子束技术
第20页
３、薄膜在高新技术中的应用更加普及
第21页
光通讯 集成电路 ＴＦＴ（Thin film transistor ）－ＬＣＤ
Ag ZnO TiO2 GLASS
Si3N4 NiCrOx Ag NiCrOx
TiO2 GLASS
特点： 1、透光度：83%； 2、E值：＜0.06； 3、g值：0.55~0.6。
标准Low-E膜
特点： 1、透光度：48%； 2、E值：＜0.1； 3、g值：0.5~0.55
阳光Low-E膜
第58页
1. 隔热节能,提高舒适度. • 挡掉高达50%-88%可能通过玻璃窗户进入屋内的热
ＯＬＥＤ
太阳能电池 生物芯片
薄膜技术是构筑高新技术的基本要素
第22页
４、薄膜技术的优点
• 薄膜很薄，是实现微型化的主要手段． • 薄膜是制备新型功能器件的有效手段． • 获得常规情况下难以获得的物质． • 获得特殊界面结构的膜层． • 自动化控制．
第23页
三、光学薄膜介绍
什么是光学薄膜？ 光学薄膜有什么用？
上 上海科学院 海 上海张江（集团）有限公司 半 导 华东师范大学 体 复旦大学
照 上海蓝宝光电材料有限公司 明 上海北大蓝光科技有限公司 工 程 上海金桥大晨光电科技有限公司 技 上海南北机械电气工程有限公司
术 上海汽车电子工程中心 研 上海民创投资管理有限公司 究 中 中国科学院上海技术物理研究所 心 上海光学仪器研究所
光学薄膜是激光器中的关键支撑单元， 没有光学薄膜，就没有激光器。
第32页
2、光通信
薄膜光学技术在目前光通信中起着重要的作用, 在改进器件功能, 改进光连路的耦合效率, 功能 薄膜器件, 如干涉滤光片型WDM 器件在某些系 统中起关键性的作用。
第33页
第34页
光纤头镀膜
第35页
光通信系统中有源器件是掺铒光纤放大器(EDFA ) 光信号在光纤中传输一段距离后, 由于光纤传输存在损耗,
量。在室外温度38－39摄氏度时，用贴膜玻璃的房间 比普通玻璃房间的室内温度低3－5度。 • 夏天阻挡50%以上的太阳光辐射热，冬天防止热辐射 出去，节省开空调或暖气耗电所带来的高额电费。
第59页
2. 防晒防辐射 • 可阻隔99%以上（防晒指数100）的有害紫外线，
第52页
6、环保
TiO2薄膜
第53页
二氧化钛光触媒
纳米TiO2光催化应 用技术，是最具有 开发前景的绿色环 保催化剂之一。
第54页
第55页
7、节能薄膜（玻璃贴膜）
美国建筑玻璃贴膜普及率已超过90%。澳大利亚、 新西兰等国建筑玻璃贴膜普及率也都在75%以上
第56页
第57页
Si3N4 NiCrOx
光能量会衰减, 引起信号失真 EDFA 工作的波长段内增益是不同的, 在光纤传输系统中
每40km～ 60km 就有一个EDFA放大器, 长距离通信中将 有几十个器件, 增益叠加非常严重 改善EDFA 的增益平坦的手段, 采用光学薄膜滤光片是一 种常用的方法
第36页
3、显示
第37页
第38页
日本岛津ADCOM开发的“镜面薄膜”
2011年9月
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一 课程内容
前言 1 第一章 薄膜光学特性计算基础 2 第二章 介质膜系及其应用2 第三章 薄膜制造技术3 第四章 光电子及半导体薄膜应用及制备2 第五章 薄膜材料及其性质1 第六章 微细加工技术2 报告1 考试1
第2页
二、前言
１、近20年来薄膜材料与镀膜技术的 迅猛发展
第3页
（1）新型薄膜材料大量涌现
纳米薄膜
第4页
纳米线和纳米棒
应用: 纳米激光器 纳米发光二极管
第5页
ZnO纳米线制作的发光二极管结构图
第6页
ZnO纳米线制作的发光二极管的发射光谱
第7页
集成电路用薄膜材料
第8页
磁电薄膜材料
磁存储 硬盘 磁头
800亿美圆
第9页
记录信息依靠表面覆的一层磁性薄膜 该膜实际上是由磁性微粒子组成 记录信息时粒子的磁化方向反转
第10页
LED中的关键薄膜材料
上游：衬底生长、外延生长
MOCVD
英文名称：Metallorganic Chemical Vapor Deposition 英文简称MOCVD 中文名称：金属有机化学气 相沉积
第11页
中游： 元件制作（透明导电膜、金属电极） 光罩、蚀刻、磨薄（干法刻蚀）
第12页
下游： 封装技术、荧光材料 （荧光粉涂布、树脂选用、散热设计、光学 设计）
T=30%
第39页
薄膜晶体管液晶显示器
阵列玻璃基板 彩色滤光膜 液晶材料
第40页
这种显示器具有高 对比度，已应用于 航天飞机和工业控
制等领域。
薄膜电致发光显示器原理
第41页
厚膜电致发光显示器的亮度达到了薄膜器件的4 倍。在2001年6月国际信息显示协会的一次会议 上，iFire展示了亮度为350cd/m2的全色显示器。
第24页
什么是光学薄膜？
第25页
第26页
光学薄膜是指控制光束行为的薄膜 光学技术的一个重要分支，包括薄膜光学 及薄膜制备技术，前者研究光在分层媒质 中的传播规律，后者研究光学薄膜的各种 制备技术。
第27页
光学薄膜有什么用？
第28页
1、激光器
第29页
薄膜
薄膜
第30页
神光 8×1012W
第31页
第48页
灯箱内200w白炽灯作为光源 节假日每天耗电2000千瓦左右
第49页
改造后东方明珠塔球体每个光点 耗电量仅为70w，加上控制系统和其 他泛光灯具的改进，整个东方明珠塔 节假日每天耗电约500千瓦，初步估 算比原来节省近75％的用电量。
第50页
5、太阳能
第51页
硅基薄膜太阳能电池
自1976年一诞生，立即在全世界范国内 掀起研究热潮
第42页
柔性显示器的代表——电子报纸
第43页
触摸屏
第44页
ITO透明导电膜
第45页
4、LED
第46页
半导体照明产业正在全球兴起
半导体照明技术是人类照明史上一次新的技术革命 21世纪最具发展前景的新兴高技术领域之一 全球LED市场2004年32亿美元，预计2008年将达到56
亿美元。
第47页
第13页
超硬薄膜材料
刀 具
第14页
人工关节
第15页
树 脂 镜 片
第16页
２、薄膜工艺不断创新
第17页
ＭＢＥ ＭＯＣＶＤ 脉冲激光熔射 离子束技术
Байду номын сангаас第18页
MBE 分子束外延技术
第19页
离子束技术
第20页
３、薄膜在高新技术中的应用更加普及
第21页
光通讯 集成电路 ＴＦＴ（Thin film transistor ）－ＬＣＤ
Ag ZnO TiO2 GLASS
Si3N4 NiCrOx Ag NiCrOx
TiO2 GLASS
特点： 1、透光度：83%； 2、E值：＜0.06； 3、g值：0.55~0.6。
标准Low-E膜
特点： 1、透光度：48%； 2、E值：＜0.1； 3、g值：0.5~0.55
阳光Low-E膜
第58页
1. 隔热节能,提高舒适度. • 挡掉高达50%-88%可能通过玻璃窗户进入屋内的热
ＯＬＥＤ
太阳能电池 生物芯片
薄膜技术是构筑高新技术的基本要素
第22页
４、薄膜技术的优点
• 薄膜很薄，是实现微型化的主要手段． • 薄膜是制备新型功能器件的有效手段． • 获得常规情况下难以获得的物质． • 获得特殊界面结构的膜层． • 自动化控制．
第23页
三、光学薄膜介绍
什么是光学薄膜？ 光学薄膜有什么用？
上 上海科学院 海 上海张江（集团）有限公司 半 导 华东师范大学 体 复旦大学
照 上海蓝宝光电材料有限公司 明 上海北大蓝光科技有限公司 工 程 上海金桥大晨光电科技有限公司 技 上海南北机械电气工程有限公司
术 上海汽车电子工程中心 研 上海民创投资管理有限公司 究 中 中国科学院上海技术物理研究所 心 上海光学仪器研究所
光学薄膜是激光器中的关键支撑单元， 没有光学薄膜，就没有激光器。
第32页
2、光通信
薄膜光学技术在目前光通信中起着重要的作用, 在改进器件功能, 改进光连路的耦合效率, 功能 薄膜器件, 如干涉滤光片型WDM 器件在某些系 统中起关键性的作用。
第33页
第34页
光纤头镀膜
第35页
光通信系统中有源器件是掺铒光纤放大器(EDFA ) 光信号在光纤中传输一段距离后, 由于光纤传输存在损耗,
量。在室外温度38－39摄氏度时，用贴膜玻璃的房间 比普通玻璃房间的室内温度低3－5度。 • 夏天阻挡50%以上的太阳光辐射热，冬天防止热辐射 出去，节省开空调或暖气耗电所带来的高额电费。
第59页
2. 防晒防辐射 • 可阻隔99%以上（防晒指数100）的有害紫外线，
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6、环保
TiO2薄膜
第53页
二氧化钛光触媒
纳米TiO2光催化应 用技术，是最具有 开发前景的绿色环 保催化剂之一。
第54页
第55页
7、节能薄膜（玻璃贴膜）
美国建筑玻璃贴膜普及率已超过90%。澳大利亚、 新西兰等国建筑玻璃贴膜普及率也都在75%以上
第56页
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Si3N4 NiCrOx
光能量会衰减, 引起信号失真 EDFA 工作的波长段内增益是不同的, 在光纤传输系统中
每40km～ 60km 就有一个EDFA放大器, 长距离通信中将 有几十个器件, 增益叠加非常严重 改善EDFA 的增益平坦的手段, 采用光学薄膜滤光片是一 种常用的方法
第36页
3、显示
第37页
第38页
日本岛津ADCOM开发的“镜面薄膜”