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光學薄膜新篇章:量子納米疊層技術QNL(Quantized

日期:2025-09-18 14:14
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摘要:光學薄膜新篇章:量子納米疊層技術QNL(Quantized

光學薄膜新篇章:量子納米疊層技術QNL(Quantized

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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業,公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區,專業的光電鍍膜公司,技術背景依托中國科學院,卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工;光學透鏡、反射鏡、棱鏡,平板顯示,安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產,為全球客戶提供上等的產品和服務。

在追求更高效、更精準的光學解決方案的道路上,Evatec 攜量子納米疊層(QNL)技術,為光學薄膜領域帶來了的突破。這不僅是一項技術的飛躍,更是對光學潛力的深度挖掘與應用擴展。
什么是量子納米疊層QNLs(Quantized Nanolaminates)
Quantized Nanolaminates(量子納米疊層,簡稱QNLs)是一種先進的材料技術,它涉及將具有不同折射率的兩種或更多種材料以納米級厚度的層交替堆疊起來。這種結構設計利用了量子效應,特別是量子限制(quantum confinement)效應,來實現對材料光學和電子特性的**控制。QNLs具有以下一些關鍵特點:
  • 量子效應:當材料的尺寸減小到納米尺度時,其電子的能級分布會發生變化,這種現象稱為量子限制效應。在QNLs中,這種效應可以用來調整材料的帶隙和折射率。
  • 獨立調控:QNLs技術的一個顯著優勢是能夠獨立調控材料的折射率和帶隙,這在傳統材料中通常是相互關聯的。
  • 設計靈活性:通過改變層的厚度、材料組合和堆疊順序,可以設計出具有特定光學性能的QNLs,以滿足不同的應用需求。
  • 高折射率差異:QNLs通常由具有高折射率差異的材料組成,這可以增強干涉效應,從而在更少的層數下實現所需的光學性能。
  • 透明度和帶寬調控:QNLs可以設計為在特定波長范圍內具有高透明度,同時通過調整層厚來控制光學帶寬。
Evatec 的量子納米疊層QNLs解決方案
如圖1所示,采用 Clusterline® BPME 磁控濺射方式精密堆疊高、低折射率材料,可實現對材料折射率和能量帶隙的調整以及膜厚的**控制,以下展示了通過對非晶硅(aSi)和二氧化硅(SiO2)的QNLs薄膜進行實驗的研究結果。
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Figure 1. a) Evatec Clusterline® BPM magnetron sputter system. b) Schematic of sputter process for the QNL layers of aSi–SiO2.


材料設計與主要結果
  • 使用aSi和SiIO2交替堆疊制備QNLs,通過調整每層的厚度,可以獨立控制QNLs的折射率和帶隙能量。
  • 通過改變旋轉臺的速度,可以調整每個納米疊層的厚度和總層數。如圖2進行了系列實驗,改變旋轉臺速度(1.5秒/轉至12秒/轉),可改變單個納米疊層的折射率及吸收帶,隨著旋轉臺的速度增加,透射率提高,表明有效折射率降低,同時吸收帶有向更短波方向移動的現象。
  • 通過改變沉積參數,如氧氣流量和濺射源功率,可以調整SiO2層的厚度和折射率。
  • 通過調整aSi層的厚度,觀察到光學帶隙能量的變化,這證實了量子效應的存在。
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Figure 2. Transmittance spectra of QNL layers with the same power ratio of aSi to PSC, but with table speeds (1.5/3/6/12 s/pass).

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Figure 3. a) The total thickness per pass increases linearly with increasing time per pass. b) Lower increase of the SiO2 thickness compared to aSi (left axis) which leads to an increase in refractive index (right axis).

長波通濾光片:技術的實戰應用
利用QNL技術,我們成功開發了一種長波通濾光片,證實了這種濾光片確實阻擋了光譜的整個可見部分,并透射了近紅外(NIR)部分。作為參考,使用標準aSi作為高折射率材料的類似設計將在700-900nm的波長范圍內遭受高損耗,并且僅在1000nm以上達到完全透明,這是由于材料吸收點在更長波長點所導致。
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Figure 4. Transmittance of a long pass filter based on SiO2/QNL aSi–SiO2 and on SiO2–TiO2 for comparison.

TEM分析:納米精度的實證
通過透射電子顯微鏡(TEM)分析,我們進一步確認了QNL層的連續性和界面的清晰度。STEM圖像顯示了aSi和SiO2層之間的鮮明對比,證實了我們的工藝能夠實現納米級精度的層厚控制。實驗中,aSi層與SiO2層的平均厚度分別為0.95納米和1.52納米,與光學測量結果高度一致。
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Figure 5. STEM HAADF image of the entire cross section of an aSi–SiO2 QNL. The figure inset shows the details of the nanolaminates.




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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業,公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區,專業的光電鍍膜公司,技術背景依托中國科學院,卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工;光學透鏡、反射鏡、棱鏡,平板顯示,安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產,為全球客戶提供上等的產品和服務。

    采用德國薄膜制備工藝,形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環式流程技術制備體系,能夠制備各種超高性能光學薄膜,包括紅外薄膜、增透膜,ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜,應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫用激光器、光學科研,紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館,低反射櫥窗玻璃,畫框,工業燈具照明,廣告機,點餐機,電子白板,安防監控等。
    卷柔新技術擁有自主知識產權的全自動生產線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】,這條生產線能夠生產全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到2440*3660mm,玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產生產能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好,并且可以避免了磁控濺射的缺點,鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應用性,新意突出,實用性突出,濕法鍍膜在價格方面也均優于真空磁控的干法。

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    我們的愿景:卷柔讓光學更具價值!
    我們的使命:有光的地方就有卷柔新技術!
    我們的目標:以高質量的產品,優惠的價格,貼心的服務,為客戶提供優良的解決方案。
    上海卷柔科技以現代鍍膜技術為核心驅動力,通過鍍膜設備、鍍膜加工、光學鍍膜產品服務于客戶,努力為客戶創造新的利潤空間和競爭優勢,為中國的民族制造業的發展貢獻力量。