基于隨機裂縫掩模的金屬網柵透明導電膜研究.pdf

1、光學窗口電磁屏蔽技術在國防，航天，通訊等領域中有著重要的應用前景。金屬網柵透明導電膜能夠實現(xiàn)光學窗口的強電磁屏蔽和優(yōu)良透光性能。但目前金屬網柵的設計結構受限于（亞）周期分布，無法避免衍射造成的嚴重雜散光，影響成像效果；此外，傳統(tǒng)微納加工方法的成本過高，限制金屬網柵透明導電膜的應用范圍。針對上述存在的問題，論文提出了一種基于隨機裂縫模板的金屬網柵透明導電膜，并進行了深入的理論與實驗研究，主要內容如下：
　　1.深入研究了裂縫模板的形

2、成機理。首先分析了分散系薄膜的干燥過程，并探討了薄膜產生裂縫的條件；其次，利用Griffith斷裂理論，分析了薄膜干燥形成裂縫的具體過程，并建立數學模型，通過模型分析薄膜厚度對裂縫形成的影響。結果表明：薄膜開裂的臨界厚度隨分散質顆粒增大而增大；薄膜越厚，裂縫間距越大且模板翹曲越嚴重。上述結果為優(yōu)化裂縫掩模制作工藝提供了極具指導意義的理論基礎。
　　2.通過對比形成裂縫模板的效果，選擇了一種合適的分散系用于制備裂縫模板。實驗分析得出

3、了水性丙烯酸乳液產生裂縫的臨界厚度約為900nm，并討論了薄膜厚度對裂縫形成的影響，得出薄膜厚度控制在2~3μm時可以獲得良好的裂縫模板。利用水性丙烯酸乳液干燥產生的裂縫網絡作為掩模，并結合Lift-off工藝，本文成功制作了結構優(yōu)良的新型金屬網柵透明導電膜實驗樣片。
　　3.實驗測試了新型金屬網柵透明導電膜樣片的光電性能，包括導電性能，透光性能，光學衍射效果以及電磁屏蔽效率。測試結果表明：樣片的方阻約為2.1Ω/sq，紫外可見波

4、段透過率高達90％，紅外波段透過率仍在88%以上，最強的衍射雜散光能量僅達總能量的0.04‰，Ku波段內的電磁屏蔽效率超過25dB，衰減了超過99.68%的電磁波能量，且隨效率隨頻率的變化波動小于2dB。
　　4.建立了新型金屬網柵透明導電膜的電磁屏蔽效率分析模型。在傳統(tǒng)方格金屬網柵屏蔽效率分析模型的基礎上，通過統(tǒng)計獲得新型金屬網柵的結構參數，并進行系數修正，最終得到了新的計算模型。對比模型計算結果與實測結果發(fā)現(xiàn)，新模型預測值與實