蛾眼结构光学的作用.ppt

Company Logo Company Logo Company Logo Company Logo Company Logo Company Logo Company Logo Company Logo Company Logo Company Logo Company Logo Company Logo LOGO Moth eye＆Bionics 汇报人 Contents 纳米蛾眼减反结构 1 2 纳米蛾眼减反的应用 3 纳米蛾眼减反的制备方法 1.纳米蛾眼减反结构 夜间飞行的飞蛾的眼睛基本对近红外不产生反射波，减少了鸟类、青蛙等天敌的注意，使其在夜间具有伪装隐蔽性。 插入飞蛾图片 飞蛾的眼部结构——一个个“鼓包”的有序排列让整个眼睛几乎不反光。 1.纳米蛾眼减反结构 结 构 眼睛有一层立体六角蜂窝状纳米结构，平均高度约为200nm，各个结构间的间隔约为300nm。 此结构的特征尺寸小于作用波长，大部分的入射光线都被蜂窝状结构所吸收，折射率自上而下连续变化，不发生反射。 太阳能电池 LED 发光器件半导体领域 原 理 应 用 Bernhard CG, Miller WH. A corneal nipple pattern in insect compound eyes[J]. Acta Physiologica Scandinavica. 1962;56:385-386. 2.纳米蛾眼减反的制备方法 掩模制备 刻蚀技术 生物复制 光刻技术 自组装技术 纳米压印技术 干法刻蚀 反应离子刻蚀 离子束刻蚀 感应耦合等离子 刻蚀 湿法刻蚀 减反结构 * 2.纳米蛾眼减反的制备方法 制备举例 2012年，Seungmuk Ji 自组装技术和干法刻蚀工艺，玻璃基底，不同形状的纳米蛾眼减反结构。有纳米柱、子弹状纳米结构、纳米圆台、抛物线状纳米结构和纳米锥结构。 Ji S, Park J, Lim H. Improved antireflection properties of moth eye mimicking nanopillars on transparent glass: Flat antireflection and color tuning[J]. Nanoscale. 2012;4:4603-4610. * 2.纳米蛾眼减反的制备方法 银镜反应制备的金属银层，经过快速退火处理形成随机分布的银粒子掩模，再通过刻蚀工艺在硅基衬底上形成纳米蛾眼结构。 Company Logo 3.纳米蛾眼减反的应用 蛾眼技术 3.2 聚合物 太阳能电池 3.1 LED 发光器件 3.1 LED发光器件 现状 传统发光器件如LED 因出光效率低无法将大部分光导出元件而损失掉使用受到限制。 改进1 将纳米蛾眼减反结构与光学元件进行结合，在传统光学元件刻蚀纳米蛾眼减反结构即可实现减反功能。 改进2 将减反结构制作在柔性衬底上或有机材质上，可以广泛应用在各种显示器和屏幕上，降低因反射带来图像对比度下降的问题。 3.1 LED发光器件 2013年，夏普超高清电视LC-70UD1和LC-60UD1 特点：成像清晰，颜色鲜艳，低反射 1.光泽面板的反射率为4％左右，老式低反射面板的反射率不足1％，蛾眼面板实现了0.1％以下的基本固定的低反射率。 2.斜著看反射率也很低，传统技术超过40度，反射陡增，而蛾眼面板即使达到60度，反射率也仅有1％左右。 LC-70UD1售价85万日元（约合人民币50800元）LC-60UD1售价65万日元（约合人民币39000元) 3.1 LED发光器件 3.2 聚合物太阳能电池 聚合物太阳能电池同时具有无机半导体的光电特性和金属的导电性以及聚合物优良的柔韧性和加工性，在制作成本、方法、应用等各方面都有极大的优势。 太阳能电池的其低效率是由吸光层材料的反射造成的，应用蛾眼减反技术为解决由光线反射造成的太阳能电池效率损失开辟了新的思路。 设计利用减反结构结合软模纳米压印技术能帮助实现功能层纳米陷光结构的混合异质结聚合物太阳能电池。 聚合物太阳能电池结构图 3.2 聚合物太阳能电池 结果发现，随机减反结构的太阳能电池光电流密度提高11.17%，太阳能电池外量子效率提高13%。 LOGO LOGO 减反结构的制备技术主要包括掩模制备技术和刻蚀技术。同时生物复制技术也可制备减反结构。 掩模的制备主要包括了光刻技术，自组装技术和纳米压印技术，另外有些掩模可以直接作为减反结构，如自组装的单层纳米球等。 刻蚀技术中包括了湿法刻蚀和干法刻蚀技术，干法刻蚀是由反应离子刻蚀、离子束刻蚀和感应耦合等离子刻蚀三大刻蚀技术组成。 这些纳米结构表明，结构顶部越尖，可获得更优的减反性能。除了纳米柱之外，具有纳米蛾眼结构