Покрытие с субволновой структурой ⇐ Васина Википедия

[wiki_en]

Покрытие с субволновой структурой (SWS) представляет собой микро- или наноинженерную обработку поверхности, характеризующуюся физическими характеристиками, меньшими, чем длина волны падающего света, которым оно предназначено манипулировать. В отличие от обычных многослойных тонкопленочных покрытий, действие которых основано на деструктивной интерференции световых волн, покрытия SWS действуют за счет создания постепенного перехода показателя преломления между двумя средами. Эта технология наиболее широко используется для создания широкополосных всенаправленных антибликовых поверхностей, часто называемых «эффектом мотылька» из-за его биомиметического происхождения.
== Механизм действия ==
Оптическое поведение субволновых структур определяется «теорией эффективной среды». Когда свет падает на текстурированную поверхность, где пространственный период элементов значительно меньше длины волны света (обычно $\Lambda < \lambda / (2n)$, где $n$ — показатель преломления подложки), свет не рассеивается на отдельных структурах. Вместо этого падающая волна воспринимает структурированный слой как сплошную однородную среду.
Разрабатывая эти наноструктуры определенной геометрии — чаще всего конусов, пирамид или конических столбов — инженеры могут контролировать объемную долю материала подложки по отношению к окружающему воздуху на любой заданной глубине. На кончиках структур эффективный показатель преломления близок к показателю воздуха ($n \около 1$). У основания соответствует объемной подложке. Этот непрерывный градиент показателя преломления эффективно устраняет резкую границу, вызывающую френелевское отражение, позволяя свету проходить в подложку с минимальными потерями в широком спектральном диапазоне и под большими углами падения.
== Преимущества перед традиционными покрытиями ==
Обычные антибликовые (AR) покрытия состоят из чередующихся слоев материалов с высоким и низким показателем преломления (диэлектрические стопки). Покрытия SWS предлагают несколько явных технических преимуществ по сравнению с традиционными методами:

* '''Производительность в широкополосном диапазоне:''' Покрытия на основе помех обычно оптимизированы для определенных длин волн и страдают от ухудшения характеристик за пределами этого диапазона. Покрытия SWS поддерживают высокую передачу в широком спектре, например, во всем видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. * '''Всенаправленное пропускание:''' Оптические характеристики тонких пленок быстро ухудшаются по мере увеличения угла падения. Градиенты SWS эффективно подавляют отражение даже при углах скольжения до 70 градусов. * '''Механическая и термическая стабильность:''' Поскольку покрытие SWS часто вытравливается непосредственно в объемный материал (например, плавленый кварц или кремний), оно позволяет избежать несоответствия теплового расширения и нарушения адгезии (расслоения), характерных для многослойных осажденных пленок.
== Методы изготовления ==
Создание однородных наноструктур на макроскопических участках требует точных и масштабируемых методов нанопроизводства. Общие методы включают в себя:

* '''Наноимпринтная литография|Наноимпринтная литография (NIL):''' Высокопроизводительный процесс, при котором жесткая мастер-форма, содержащая обратный рисунок SWS, вдавливается в отверждаемую полимерную смолу на подложке. Смола отверждается под воздействием ультрафиолета или тепла, оставляя узорчатую структуру. * '''Реактивно-ионное травление|Реактивное ионное травление (RIE):''' Часто используется в сочетании с маской (созданной с помощью электронно-лучевой литографии или самосборки блок-сополимера), RIE использует химически реактивную плазму для травления рисунка SWS непосредственно на твердых подложках, таких как кремний или кварц. * '''Коллоидная литография:''' Экономически эффективный подход «снизу вверх», при котором самоорганизующиеся наночастицы диоксида кремния или полистирола диспергируются на поверхности, действуя как маска травления, естественным образом образуя плотноупакованные субволновые массивы.
== Приложения ==
Благодаря своим превосходным оптическим свойствам покрытия SWS применяются в различных отраслях промышленности:

* '''Фотовольтаика:''' Покрытия SWS, нанесенные на защитное стекло или непосредственно на кремниевые солнечные элементы, минимизируют отраженный солнечный свет в течение дня при изменении угла наклона солнца, напрямую увеличивая эффективность преобразования энергии. * '''Точная оптика:''' Используется в объективах фотокамер, телескопов и микроскопов для устранения внутренних «ореолов» и бликов, вызванных рассеянным светом, отражающимся между элементами объектива. * '''Бытовая электроника''' Интегрируется в панели дисплеев смартфонов, мониторов и телевизоров для уменьшения бликов окружающей среды и улучшения коэффициента контрастности без ущерба для яркости экрана. * '''Инфракрасная и стелс-технология:''' Субволновые структуры, рассчитанные на более длинные волны (микроволны или тепловое инфракрасное излучение), используются в обтекателях и сенсорных окнах оборонных приложений, предотвращая появление сигнатур отражения.


Подробнее: https://en.wikipedia.org/wiki/Subwavele ... re_Coating