CN104834025B - 一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜 - Google Patents

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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 (7)

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)采用纳米刻蚀技术在第一层薄膜上进行氟化，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。
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。
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镀法的基础上结合纳米刻蚀来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，整个膜系结构属于LHL型。
6.根据权利要求5所述的一种基于纳米刻蚀的日盲紫外增透膜，其特征在于：膜材料所选取的适合日盲紫外波段的氟化物为MgF2、AlF3、LaF3和NdF3。
7.一种由权利要求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。
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Denomination of invention: A solar blind antireflective film based on nano etching

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