周期性纳米多层薄膜的简介

为了提高材料的性能，可以将两种不同的材料叠加起来，利用材料的不同特性和材料之间的界面特性，实现材料性能的优化。周期性纳米多层薄膜就是基于这种思想构建起来的功能型纳米薄膜，其基本定义为多种不同组元间相互交替叠加而成的周期性变化的复合薄膜结构。周期性纳米多层薄膜的基本结构如图1-8所示，两组元呈交替周期排列，相邻几个不同组元组成一个周期，称为调制周期，记为hp，hp＝ha＋hb，其中ha、hb分别为构成多层周期薄膜的一个组元的单层的厚度，组元厚度之比称为调制比：n＝ha／hb。在周期性纳米多层薄膜中，最主要的特征就是在纳米级别的组元之间有多个相界面，从而产生不同于块体材料的纳米尺度效应和界面效应［116］。

图1-8　周期性纳米多层薄膜基本结构示意图(www.xing528.com)

周期性纳米多层结构因其特殊的性能，在很多领域都有重要的应用。其中一个重要用途就是用来制造量子阱激光器［117］，因为其具有性能稳定、受温度影响小、阈值低等优点，十分满足未来通信行业的需求。周期性纳米多层薄膜的另一重要用途是制造光学双稳态器件，这类光学非线性元件利用了激光的量子约束效应，具有响应迅速、工作环境要求低等突出的优点。利用该特性的GaAs／AlAs多层结构已经得到工程化的应用［117］。而周期性纳米多层因其具有特殊光学性能，在大型极紫外光刻机和软X射线设备中也有广泛应用［118-119］。在波长为4.5～30 nm的软X射线范围内，周期性纳米多层被证明是一种能有效用于正入射的反射涂层。这种周期性纳米多层一般由高原子序数和低原子序数材料层交替组成，各层厚度在1～10 nm范围内。涂层能使四分之一波叠加，使得光谱波段的反射率得到增强［119］。