光學(xué)薄膜新篇章：量子納米疊層技術(shù)QNL（Quantized

日期：2025-09-10 10:26

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摘要：光學(xué)薄膜新篇章：量子納米疊層技術(shù)QNL（Quantized

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上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國科學(xué)院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

在追求更高效、更精準(zhǔn)的光學(xué)解決方案的道路上，Evatec 攜量子納米疊層（QNL）技術(shù)，為光學(xué)薄膜領(lǐng)域帶來了的突破。這不僅是一項技術(shù)的飛躍，更是對光學(xué)潛力的深度挖掘與應(yīng)用擴展。

什么是量子納米疊層QNLs（Quantized Nanolaminates）

Quantized Nanolaminates（量子納米疊層，簡稱QNLs）是一種先進的材料技術(shù)，它涉及將具有不同折射率的兩種或更多種材料以納米級厚度的層交替堆疊起來。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計利用了量子效應(yīng)，特別是量子限制（quantum confinement）效應(yīng)，來實現(xiàn)對材料光學(xué)和電子特性的**控制。QNLs具有以下一些關(guān)鍵特點：

量子效應(yīng)：當(dāng)材料的尺寸減小到納米尺度時，其電子的能級分布會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為量子限制效應(yīng)。在QNLs中，這種效應(yīng)可以用來調(diào)整材料的帶隙和折射率。
獨立調(diào)控：QNLs技術(shù)的一個顯著優(yōu)勢是能夠獨立調(diào)控材料的折射率和帶隙，這在傳統(tǒng)材料中通常是相互關(guān)聯(lián)的。
設(shè)計靈活性：通過改變層的厚度、材料組合和堆疊順序，可以設(shè)計出具有特定光學(xué)性能的QNLs，以滿足不同的應(yīng)用需求。
高折射率差異：QNLs通常由具有高折射率差異的材料組成，這可以增強干涉效應(yīng)，從而在更少的層數(shù)下實現(xiàn)所需的光學(xué)性能。
透明度和帶寬調(diào)控：QNLs可以設(shè)計為在特定波長范圍內(nèi)具有高透明度，同時通過調(diào)整層厚來控制光學(xué)帶寬。

Evatec 的量子納米疊層QNLs解決方案

如圖1所示，采用 Clusterline® BPME 磁控濺射方式精密堆疊高、低折射率材料，可實現(xiàn)對材料折射率和能量帶隙的調(diào)整以及膜厚的**控制，以下展示了通過對非晶硅（aSi）和二氧化硅（SiO2）的QNLs薄膜進行實驗的研究結(jié)果。

Figure 1. a) Evatec Clusterline® BPM magnetron sputter system. b) Schematic of sputter process for the QNL layers of aSi–SiO2.

材料設(shè)計與主要結(jié)果

使用aSi和SiIO2交替堆疊制備QNLs，通過調(diào)整每層的厚度，可以獨立控制QNLs的折射率和帶隙能量。
通過改變旋轉(zhuǎn)臺的速度，可以調(diào)整每個納米疊層的厚度和總層數(shù)。如圖2進行了系列實驗，改變旋轉(zhuǎn)臺速度（1.5秒/轉(zhuǎn)至12秒/轉(zhuǎn)），可改變單個納米疊層的折射率及吸收帶，隨著旋轉(zhuǎn)臺的速度增加，透射率提高，表明有效折射率降低，同時吸收帶有向更短波方向移動的現(xiàn)象。
通過改變沉積參數(shù)，如氧氣流量和濺射源功率，可以調(diào)整SiO2層的厚度和折射率。
通過調(diào)整aSi層的厚度，觀察到光學(xué)帶隙能量的變化，這證實了量子效應(yīng)的存在。

Figure 2. Transmittance spectra of QNL layers with the same power ratio of aSi to PSC, but with table speeds (1.5/3/6/12 s/pass).

Figure 3. a) The total thickness per pass increases linearly with increasing time per pass. b) Lower increase of the SiO2 thickness compared to aSi (left axis) which leads to an increase in refractive index (right axis).

長波通濾光片：技術(shù)的實戰(zhàn)應(yīng)用

利用QNL技術(shù)，我們成功開發(fā)了一種長波通濾光片，證實了這種濾光片確實阻擋了光譜的整個可見部分，并透射了近紅外（NIR）部分。作為參考，使用標(biāo)準(zhǔn)aSi作為高折射率材料的類似設(shè)計將在700-900nm的波長范圍內(nèi)遭受高損耗，并且僅在1000nm以上達到完全透明，這是由于材料吸收點在更長波長點所導(dǎo)致。

Figure 4. Transmittance of a long pass filter based on SiO2/QNL aSi–SiO2 and on SiO2–TiO2 for comparison.

TEM分析：納米精度的實證

通過透射電子顯微鏡（TEM）分析，我們進一步確認了QNL層的連續(xù)性和界面的清晰度。STEM圖像顯示了aSi和SiO2層之間的鮮明對比，證實了我們的工藝能夠?qū)崿F(xiàn)納米級精度的層厚控制。實驗中，aSi層與SiO2層的平均厚度分別為0.95納米和1.52納米，與光學(xué)測量結(jié)果高度一致。

Figure 5. STEM HAADF image of the entire cross section of an aSi–SiO2 QNL. The figure inset shows the details of the nanolaminates.

關(guān)于我們

采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系，能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、光學(xué)科研，紅外制導(dǎo)、面部識別、VR/AR應(yīng)用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業(yè)燈具照明，廣告機，點餐機，電子白板，安防監(jiān)控等。
卷柔新技術(shù)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的全自動生產(chǎn)線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產(chǎn)生產(chǎn)能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應(yīng)用性，新意突出，實用性突出，濕法鍍膜在價格方面也均優(yōu)于真空磁控的干法。

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我們的目標(biāo)：以高質(zhì)量的產(chǎn)品，優(yōu)惠的價格,貼心的服務(wù)，為客戶提供優(yōu)良的解決方案。
上海卷柔科技以現(xiàn)代鍍膜技術(shù)為核心驅(qū)動力，通過鍍膜設(shè)備、鍍膜加工、光學(xué)鍍膜產(chǎn)品服務(wù)于客戶，努力為客戶創(chuàng)造新的利潤空間和競爭優(yōu)勢，為中國的民族制造業(yè)的發(fā)展貢獻力量。

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