蛾眼結(jié)構(gòu)光學(xué)的作用

1、LOGO Moth eyeBionics 匯報人匯報人 Contents 納米蛾眼減反結(jié)構(gòu)納米蛾眼減反結(jié)構(gòu) 1 2 納米蛾眼減反的應(yīng)用納米蛾眼減反的應(yīng)用 3 納米蛾眼減反的制備方法納米蛾眼減反的制備方法 1.1.納米蛾眼減反結(jié)構(gòu)納米蛾眼減反結(jié)構(gòu) v夜間飛行的飛蛾的眼睛基夜間飛行的飛蛾的眼睛基 本對近紅外不產(chǎn)生反射波，本對近紅外不產(chǎn)生反射波， 減少了鳥類、青蛙等天敵的減少了鳥類、青蛙等天敵的 注意，使其在夜間具有偽裝注意，使其在夜間具有偽裝 隱蔽性。隱蔽性。 插入飛蛾圖片 v飛蛾的眼部結(jié)構(gòu)飛蛾的眼部結(jié)構(gòu)一個個一個個“ 鼓包鼓包”的有序排列讓整個眼睛的有序排列讓整個眼睛 幾乎不反光。幾乎不反光。

2、1.1.納米蛾眼減反結(jié)構(gòu)納米蛾眼減反結(jié)構(gòu) 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 眼睛有一層立眼睛有一層立 體六角蜂窩狀體六角蜂窩狀 納米結(jié)構(gòu)，平納米結(jié)構(gòu)，平 均高度約為均高度約為 200nm200nm，各個結(jié)，各個結(jié) 構(gòu)間的間隔約構(gòu)間的間隔約 為為300nm300nm。 此結(jié)構(gòu)的特征尺寸此結(jié)構(gòu)的特征尺寸 小于作用波長，大小于作用波長，大 部分的入射光線都部分的入射光線都 被蜂窩狀結(jié)構(gòu)所吸被蜂窩狀結(jié)構(gòu)所吸 收，折射率自上而收，折射率自上而 下連續(xù)變化，不發(fā)下連續(xù)變化，不發(fā) 生反射。生反射。 太陽能電池太陽能電池 LED LED 發(fā)光器件發(fā)光器件 半導(dǎo)體領(lǐng)域半導(dǎo)體領(lǐng)域 原原 理理 應(yīng)應(yīng) 用用 Bernhard CG, Mi

3、ller WH. A corneal nipple pattern in insect compound eyesJ. Acta Physiologica Scandinavica. 1962;56:385-386. 2.2.納米蛾眼減反的制備方法納米蛾眼減反的制備方法 掩模制備掩模制備 刻蝕技術(shù)刻蝕技術(shù) 生物復(fù)制生物復(fù)制 l光刻技術(shù)光刻技術(shù) l自組裝技術(shù)自組裝技術(shù) l納米壓印技術(shù)納米壓印技術(shù) l干法刻蝕干法刻蝕 反應(yīng)離子刻蝕反應(yīng)離子刻蝕 離子束刻蝕離子束刻蝕 感應(yīng)耦合等離子感應(yīng)耦合等離子 刻蝕刻蝕 l濕法刻蝕濕法刻蝕 減反結(jié)構(gòu)減反結(jié)構(gòu) 6 2.2.納米蛾眼減反的制備方法納米蛾眼減反的制備方法

4、 制備舉例制備舉例 v 2012年，年，Seungmuk Ji 自組裝技術(shù)和干法刻蝕工藝，玻璃自組裝技術(shù)和干法刻蝕工藝，玻璃 基底，不同形狀的納米蛾眼減反結(jié)構(gòu)。有納米柱、子彈基底，不同形狀的納米蛾眼減反結(jié)構(gòu)。有納米柱、子彈 狀納米結(jié)構(gòu)、納米圓臺、拋物線狀納米結(jié)構(gòu)和納米錐結(jié)狀納米結(jié)構(gòu)、納米圓臺、拋物線狀納米結(jié)構(gòu)和納米錐結(jié) 構(gòu)。構(gòu)。 Ji S, Park J, Lim H. Improved antireflection properties of moth eye mimicking nanopillars on transparent glass: Flat antireflection an

5、d color tuningJ. Nanoscale. 2012;4:4603-4610. 7 2.2.納米蛾眼減反的制備方法納米蛾眼減反的制備方法 v 銀鏡反應(yīng)制備的金屬銀層，經(jīng)過快速退火處理形成隨機(jī)分銀鏡反應(yīng)制備的金屬銀層，經(jīng)過快速退火處理形成隨機(jī)分 布的銀粒子掩模，再通過刻蝕工藝在硅基襯底上形成納米布的銀粒子掩模，再通過刻蝕工藝在硅基襯底上形成納米 蛾眼結(jié)構(gòu)。蛾眼結(jié)構(gòu)。 Company Logo 3.3.納米蛾眼減反的應(yīng)用納米蛾眼減反的應(yīng)用 蛾眼技術(shù)蛾眼技術(shù) 3.2 3.2 聚合物聚合物 太陽能電池太陽能電池 3.13.1 LED 發(fā)光器件發(fā)光器件 3.1 LED3.1 LED發(fā)光器件發(fā)

6、光器件 現(xiàn)狀現(xiàn)狀 傳統(tǒng)發(fā)光器件如 LED 因出光效率低 無法將大部分光導(dǎo) 出元件而損失掉使 用受到限制。 改進(jìn)改進(jìn)1 1 將納米蛾眼減反結(jié) 構(gòu)與光學(xué)元件進(jìn)行 結(jié)合，在傳統(tǒng)光學(xué) 元件刻蝕納米蛾眼 減反結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn) 減反功能。 改進(jìn)改進(jìn)2 2 將減反結(jié)構(gòu)制作在 柔性襯底上或有機(jī) 材質(zhì)上，可以廣泛 應(yīng)用在各種顯示器 和屏幕上，降低因 反射帶來圖像對比 度下降的問題。 3.1 LED3.1 LED發(fā)光器件發(fā)光器件 v20132013年，夏普超高清電視年，夏普超高清電視LC-70UD1LC-70UD1和和LC-60UD1LC-60UD1 特點(diǎn)：成像清晰，顏色鮮艷，低反射特點(diǎn)：成像清晰，顏色鮮艷，低反射

7、1.1.光澤面板的反射率為光澤面板的反射率為4 4左右，老式低反射面板的反射率左右，老式低反射面板的反射率 不足不足1 1，蛾眼面板實(shí)現(xiàn)了，蛾眼面板實(shí)現(xiàn)了0.10.1以下的基本固定的低反射率。以下的基本固定的低反射率。 2.2.斜著看反射率也很低，傳統(tǒng)技術(shù)超過斜著看反射率也很低，傳統(tǒng)技術(shù)超過4040度，反射陡增，而度，反射陡增，而 蛾眼面板即使達(dá)到蛾眼面板即使達(dá)到6060度，反射率也僅有度，反射率也僅有1 1左右。左右。 LC-70UD1售價85萬日元（約合人民幣50800 元）LC-60UD1售價65萬日元（約合人民幣 39000元) 3.1 LED3.1 LED發(fā)光器件發(fā)光器件 3.2 3

8、.2 聚合物太陽能電池聚合物太陽能電池 v 聚合物太陽能電池同時具有無機(jī)半導(dǎo)體的光電聚合物太陽能電池同時具有無機(jī)半導(dǎo)體的光電 特性和金屬的導(dǎo)電性以及聚合物優(yōu)良的柔韌性特性和金屬的導(dǎo)電性以及聚合物優(yōu)良的柔韌性 和加工性，在制作成本、方法、應(yīng)用等各方面和加工性，在制作成本、方法、應(yīng)用等各方面 都有極大的優(yōu)勢。都有極大的優(yōu)勢。 v 太陽能電池的其太陽能電池的其低效率低效率是由吸光層材料的是由吸光層材料的反射反射 造成的，應(yīng)用蛾眼減反技術(shù)為解決由光線反射造成的，應(yīng)用蛾眼減反技術(shù)為解決由光線反射 造成的太陽能電池效率損失開辟了新的思路。造成的太陽能電池效率損失開辟了新的思路。 v 設(shè)計(jì)利用減反結(jié)構(gòu)結(jié)合軟模納米壓印技術(shù)能幫設(shè)計(jì)利用減反結(jié)構(gòu)結(jié)合軟模納米壓印技術(shù)能幫 助實(shí)現(xiàn)功能層納米陷光結(jié)構(gòu)的混合異質(zhì)結(jié)聚合助實(shí)現(xiàn)功能層納米陷光結(jié)構(gòu)的混合異質(zhì)結(jié)聚合 物太陽能電池。物太陽能電池。 聚合物太陽能電池結(jié)構(gòu)圖聚合物太陽能電池結(jié)構(gòu)圖