CN104834025A - 一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜，属于薄膜技术领域，包括以下步骤：(1)选取紫外级熔石英(JGS1)作为基底；(2)基底清洗；(3)真空蒸发镀膜法镀第一层膜；(4)纳米刻蚀法优化第一层膜；(5)真空蒸发镀膜法镀第二层膜；(6)纳米刻蚀法优化第二层膜；(7)真空蒸发镀膜法镀第三层膜；(8)纳米刻蚀法优化第三层膜；(9)冷却后检验包装。本发明的日盲紫外增透膜选取适合紫外波段的氟化物，在真空蒸发镀膜法的基础上结合纳米刻蚀法，减小膜面缺陷密度，适合依赖整个紫外波段的探测器，具有优良的化学稳定性。

Description

一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜

技术领域

本发明涉及一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜，具体涉及一种采用纳米刻蚀的日盲紫外增透膜的结构和工艺的设计，本发明属于薄膜技术领域。

背景技术

由于地球的特殊环境，当太阳光照射到地球时，大气层中存在的大量臭氧会吸收掉200-300nm波段的紫外光波，使其难以到达地球表面。这样的吸收使得这一波段在近地表面的监测有了极大的困难，形成了所谓的特殊的盲区，即“日盲区”。日盲紫外波段的光子能量极高的性能适合对微弱信号的探测，这样的特性使许多依赖紫外波段的探测器发展越来越迅速，紫外波段的探测在近年已延伸到军用、医疗等领域。作为日盲紫外探测器中的重要组成部分，增透膜可以增加光学元件的光强透过率，减小反射，提高成像系统中成像的衬度和质量。随着日盲紫外探测器的发展，对增透膜性能指标的要求也越来越高。

增透膜制备方法常见的主要有物理气相沉淀法(PVD)、化学气相沉淀法(CVD)和溶胶-凝胶法(Sol-gel)。物理气相沉淀法存在耗能大、较难获得的晶体结构的薄膜，且所形成的的薄膜附着性较差，工艺不具备良好的重复性等缺点。化学气相沉淀法尽管可制备金属薄膜、非金属薄膜及多组分合金薄膜，成膜速度快，但是反应所需温度高达1000℃，难以实现，同时此温度下会对膜材料产生反应，限制了镀膜基材的种类，因此CVD法受到使用范围的限制。溶胶-凝胶法虽然设备简单，工作环境要求较低，能耗低，易于大面积镀膜，但是其反应过程受到多种因素的干扰，如反应物的浓度比、湿度、pH值等，凝胶的孔径和比表面积会因此受到影响，进而影响其材料的性能，同时，利用此方法制备薄膜时，厚度和均匀性难以精确控制。

针对上述薄膜制备方法存在的缺陷，本发明在真空蒸发镀膜基础上，结合纳米刻蚀法，实现对增透膜的厚度和表面均匀性的精确控制。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜的结构和工艺，以此来提高日盲紫外增透膜的透过率。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜的结构和工艺，包括以下步骤：

(1)选取紫外级熔石英(JGS1)作为基底；

(2)在基底上镀制第一层膜材料之前对基底进行清洗，先将基底放入丙酮溶液和乙醇溶液中分别超声20分钟，然后再用300eV的离子清洗5分钟；

(3)采用真空蒸发镀膜法制备第一层薄膜，膜料为低折射率氟化物MgF₂、AlF₃的一种或两种混合，沉积时基底的烘烤温度为295℃，真空度保持在6×10^-3Pa，离子轰击时真空度为1.5Pa，轰击电压为800V负高压，轰击时间持续20min；

(4)采用纳米刻蚀法——扫描探针显微镜(SPM)法在第一层薄膜上诱导局域氟化，减小膜面的缺陷密度；

(5)重复步骤(3)，膜料为高折射率氟化物LaF₃、NdF₃的一种或两种混合，进行第二层膜的镀制；

(6)重复步骤(4)，对第二层膜的表面缺陷密度优化；

(7)重复步骤(3)，膜料仍为低折射率氟化物MgF₂、AlF₃的一种或两种混合，进行第三层膜的镀制；

(8)重复步骤(4)，对第三层膜的表面缺陷密度优化；

(9)冷却后检验包装。

附图说明

图1、2、3分别为不同的膜材料的薄膜结构示意图

图4为实施例1中制备的增透膜的透光率

图5为实施例2中制备的增透膜的透光率

图6为实施例3中制备的增透膜的透光率

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做详细说明。

实施例1

(1)选取紫外级熔石英(JGS1)作为基底；

(2)在基底上镀制第一层膜材料之前对基底进行清洗，先将基底放入丙酮溶液和乙醇溶液中分别超声20分钟，然后再用300eV的离子清洗5分钟；

(3)采用真空蒸发镀膜法制备第一层薄膜，膜料为低折射率氟化物MgF₂，沉积时基底的烘烤温度为295℃，真空度保持在6×10^-3Pa，离子轰击时真空度为1.5Pa，轰击电压为800V负高压，轰击时间持续20min；

(4)采用纳米刻蚀法——扫描探针显微镜(SPM)法在第一层薄膜上诱导局域氟化，减小膜面的缺陷密度；

(5)重复步骤(3)，膜料为高折射率氟化物LaF₃，进行第二层膜的镀制；

(6)重复步骤(4)，对第二层膜的表面缺陷密度优化；

(7)重复步骤(3)，膜料为低折射率氟化物MgF₂，进行第三层膜的镀制；

(8)重复步骤(4)，对第三层膜的表面缺陷密度优化；

(9)冷却后检验包装。

实施例2

(1)选取紫外级熔石英(JGS1)作为基底；

(2)在基底上镀制第一层膜材料之前对基底进行清洗，先将基底放入丙酮溶液和乙醇溶液中分别超声20分钟，然后再用300eV的离子清洗5分钟；

(3)采用真空蒸发镀膜法制备第一层薄膜，膜料为低折射率氟化物AlF₃，沉积时基底的烘烤温度为295℃，真空度保持在6×10^-3Pa，离子轰击时真空度为1.5Pa，轰击电压为800V负高压，轰击时间持续20min；

(4)采用纳米刻蚀法——扫描探针显微镜(SPM)法在第一层薄膜上诱导局域氟化，减小膜面的缺陷密度；

(5)重复步骤(3)，膜料为高折射率氟化物NdF₃，进行第二层膜的镀制；

(6)重复步骤(4)，对第二层膜的表面缺陷密度优化；

(7)重复步骤(3)，膜料为低折射率氟化物AlF₃，进行第三层膜的镀制；

(8)重复步骤(4)，对第三层膜的表面缺陷密度优化；

(9)冷却后检验包装。

实施例3

(1)选取紫外级熔石英(JGS1)作为基底；

(2)在基底上镀制第一层膜材料之前对基底进行清洗，先将基底放入丙酮溶液和乙醇溶液中分别超声20分钟，然后再用300eV的离子清洗5分钟；

(3)采用真空蒸发镀膜法制备第一层薄膜，膜料为低折射率氟化物MgF₂和AlF₃的混合，混合比例为1∶1，沉积时基底的烘烤温度为295℃，真空度保持在6×10^-3Pa，离子轰击时真空度为1.5Pa，轰击电压为800V负高压，轰击时间持续20min；

(4)采用纳米刻蚀法——扫描探针显微镜(SPM)法在第一层薄膜上诱导局域氟化，减小膜面的缺陷密度；

(5)重复步骤(3)，膜料为高折射率LaF₃和NdF₃，混合比例为1∶1，进行第二层膜的镀制；

(6)重复步骤(4)，对第二层膜的表面缺陷密度优化；

(7)重复步骤(3)，膜料为低折射率氟化物MgF₂和AlF₃的混合，混合比例为1∶1，进行第三层膜的镀制；

(8)重复步骤(4)，对第三层膜的表面缺陷密度优化；

(9)冷却后检验包装。

上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明的构思和保护范围进行限定，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (6)

1.一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜，其特征在于：包括以下步骤：

(1)选取紫外级融石英(JGS1)作为基底；

(2)在基底上镀制第一层膜材料之前对基底进行清洗，先将基底放入丙酮溶液和乙醇溶液中分别超声20分钟，然后再用300eV的离子清洗5分钟；

(3)采用真空蒸发镀膜法制备第一层薄膜，膜料为MgF₂、AlF₃的一种或两种混合，沉积时基底的烘烤温度为295℃，真空度保持在6×10^-3Pa，离子轰击时真空度为1.5Pa，轰击电压为800V负高压，轰击时间持续20min；

(4)采用纳米刻蚀法——扫描探针显微镜(SPM)法在第一层薄膜上诱导局域氟化，减小膜面的缺陷密度；

(5)重复步骤(3)，膜料为LaF₃、NdF₃的一种或两种混合，进行第二层膜的镀制；

(6)重复步骤(4)，对第二层膜的表面缺陷密度优化；

(7)重复步骤(3)，膜料仍为MgF₂、AlF₃的一种或两种混合，进行第三层膜的镀制；

(8)重复步骤(4)，对第三层膜的表面缺陷密度优化；

(9)冷却后检验包装。

2.根据权利要求1所述的一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜，其特征在于：步骤(1)选取的基底是紫外级熔石英，符合日盲紫外波段。

3.根据权利要求1所述的一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜，其特征在于：对基底进行清洗时，先用丙酮溶液和乙醇溶液超声20分钟，然后再用300ev的离子清洗5分钟。

4.根据权利要求1所述的一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜，其特征在于：镀膜方法是在真空蒸发镀膜法的基础上结合采用纳米刻蚀法——扫描探针显微镜(SPM)法在第一层薄膜上诱导局域氟化，减小膜面的缺陷密度。

5.根据权利要求1所述的一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜，其特征在于：膜材料选取适合日盲紫外波段的氟化物，MgF₂、AlF₃、LaF₃和NdF₃，整个膜系结构属于LHL型。

6.一种由权利要求1所述的基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜，其特征在于：所述的日盲紫外增透膜适用于依赖整个紫外波段的探测器。