合，当然，也可以是其他合适的介质材料。所述导电材料可以选自ITO、FTO或掺杂的氧化锌中的一种或两种的组合，也可以是其他合适的导电材料，在此不限。
[0031]所述折射率材料层可以为同一种材料，也可以是不同材料。通过改变镀膜过程中的工艺参数，改变材料的有效折射率，满足折射率不同的分布要求。
[0032]掠入射角沉积镀膜工艺是采用改变材料源入射角度的方法，镀成空隙率不同的渐变折射率层，所述渐变折射率层呈纳米柱、纳米螺旋或者Z型纳米线结构，通过调节镀膜工艺来调节其密度、尺寸和取向，充分满足各种应用中对光学材料折射率匹配的需求，使一些新的应用成为可能。
[0033]具体地，本实施例中，渐变折射率层为四层，采用电子束蒸发镀膜的工艺在太阳能电池表面制备渐变折射率材料层S12,入射源材料为纯的S12,将入射源的入射方向与基底的法线之间的入射角设置成不断增大，工艺腔压力设置为2X10_6托，沉积速度设置为0.5nm/s。
[0034]在另一实施例中，采用化学腐蚀的方式制备渐变折射率层，具体为:将光学材料放置在腐蚀溶液中，所述腐蚀溶液可以是酸或者碱溶液，例如草酸溶液，通过腐蚀不同的时间，获得不同的孔隙率的光学材料。
[0035]需要说明的是，在所述渐变折射率层表面还制作有顶盖层104，用于保护渐变折射率层102、103的结构和光学特性的稳定。所述顶盖层104也可以采用掠入射角镀膜的工艺实现。如图1所示，渐变折射率层102显示的是致密材料或者掠入射角角度小的镀膜工艺制备的结果，渐变折射率层103显示的是自下而上随着掠入射角的工艺改变，材料的空隙比重越来越大，其有效折射率越来越小，有效折射率的分布可以按照设计精确控制，以达到最佳光学效果。根据具体工艺的需要，所述顶盖层的厚度范围优选在5?200nm范围内，本实施例中，所述顶盖层的厚度暂选为lOOnm。
[0036]渐变折射率材料的有效折射率可以通过以下公式计算:nrff =a*nmaterial+(l_a)*nail.，其中，Ileff是有效折射率，Π mateHal是光学材料的体折射率，a是光学材料在薄膜中所占的体积比，是空气的折射率。图2显示的是渐变折射率材料的有效折射率的分布，可以看出，掠入射角镀膜工艺可以成功实现光学材料折射率的连续可调，为制备高性能光学薄膜提供了新方法。基于有效折射率的分布，该光学结构可以实现抗反射特性，增加光学结构对光的吸收。
[0037]还需要说明的是，除了光学材料，掠入射角镀膜工艺还可以用在镀金属、半导体等材料，通过调节镀膜工艺，可以连续改变材料的光学、电学、机械性能，从而制备出可调节的新材料。
[0038]综上所述，本发明提供一种渐变折射率材料制备方法，包括步骤:提供一基底，采用掠入射角镀膜或者化学腐蚀方式在所述基底表面镀渐变折射率层，所述渐变折射率层是以传统光学材料为基础，通过改变结构中材料与空隙的体积比，从而调节所述渐变折射率层的有效折射率。本发明采用掠入射角镀膜的方法制备渐变折射率材料并采用该材料形成新型高效光学结构。由于采用渐变折射率材料，新型的光学结构其光学性能更好，同时能够很有效的和不同的衬底或基板集成，显著降低生产成本，提高该器件的光学性能，促进该光学结构的应用。
[0039]所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0040]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种渐变折射率材料制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括: 提供一基底，采用掠入射角镀膜或者化学腐蚀方式在所述基底表面镀渐变折射率层，所述渐变折射率层是以传统光学材料为基础，通过改变结构中材料与空隙的体积比，从而调节所述渐变折射率层的有效折射率。
2.根据权利要求1所述的渐变折射率材料制备方法，其特征在于:所述基底为发光二极管芯片、玻璃或者娃片。
3.根据权利要求1所述的渐变折射率材料制备方法，其特征在于:所述渐变折射率层为单层、双层或多层。
4.根据权利要求3所述的渐变折射率材料制备方法，其特征在于:所述渐变折射率层的单层厚度范围为10?lOOOOnm。
5.根据权利要求1所述的渐变折射率材料制备方法，其特征在于:所述渐变折射率层的折射率随位置不同，呈阶梯分布或渐变分布。
6.根据权利要求1所述的渐变折射率材料制备方法，其特征在于:所述渐变折射率层呈纳米柱、纳米螺旋或者Z型纳米线结构，通过调节镀膜工艺来调节其密度、尺寸和取向。
7.根据权利要求1所述的渐变折射率材料制备方法，其特征在于:所述制备方法还包括采用掠入射角镀膜工艺在所述渐变折射率层表面制备顶盖层的步骤，所述顶盖层的厚度范围为5?200nm。
8.根据权利要求1所述的渐变折射率材料制备方法，其特征在于:所述渐变折射率材料层为介质材料或导电材料。
9.根据权利要求8所述的渐变折射率材料制备方法，其特征在于:所述介质材料选自T12, S12, Ta2O3或Si 3N4中的一种或两种的组合，所述导电材料选自ΙΤ0、FTO或掺杂的氧化锌中的一种或两种的组合。
【专利摘要】本发明提供一种渐变折射率材料制备方法，包括步骤：提供一基底，采用掠入射角镀膜或者化学腐蚀方式在所述基底表面镀渐变折射率层，所述渐变折射率层是以传统光学材料为基础，通过改变结构中材料与空隙的体积比，从而调节所述渐变折射率层的有效折射率。本发明采用掠入射角镀膜的方法制备渐变折射率材料并采用该材料形成新型高效光学结构。由于采用渐变折射率材料，新型的光学结构的光学性能更好，同时能够有效的和不同的衬底或基板集成，显著降低生产成本，提高该器件的光学性能，促进该光学结构的应用。
【IPC分类】G02B5-00, G02B1-00, G02B1-10
【公开号】CN104678461
【申请号】CN201510116902
【发明人】奚衍罡, 陈小源, 李玉磊
【申请人】中国科学院上海高等研究院
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月17日