CN106011750A - 一种耐紫外辐照的银金合金薄膜及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐紫外辐照的银金合金薄膜及制备方法。该薄膜采用金属银和金为沉积材料，其中金材料为掺杂材料。采用真空镀膜机同时蒸发银和金两种材料，控制各个蒸发舟的蒸发电流，保持银和金材料的沉积速率比。获得厚度15纳米左右最优配比的银金合金薄膜，经检测银含量约95％，金含量约5％。该银金薄膜具有良好光学属性和环境稳定性。在大气环境中，放置于300瓦紫外线灯15厘米处辐照17小时，透过率光谱变化远小于纯银膜。

Description

一种耐紫外辐照的银金合金薄膜及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种光学薄膜，特别是指一种耐紫外辐照的银合金薄膜及制备方法。
背景技术：
银薄膜是近代光电装置中不可缺少的部分。比如可见近红外反射镜，分束镜，诱导滤光片，含吸收层的减反射膜，表面等离子器件等。银放置在空气中，它很容易与空气中氧气或者硫化氢反应，即所谓的氧化或硫化，这将会影响银薄膜的使用效率。一直以来，银抗氧化或硫化已经成为延长银材料使用寿命的目标。传统的银器通常会掺少量的铜或者其他金属，例如925银以及958银，主要是由一定比例铜元素与银构成的二元合金。这种合金材料相对纯银饰品具有良好的使用寿命。目前高性能薄膜器件对银薄膜的性能也提出更高的要求。例如含吸收层的减反射膜，各类表面等离子器件等，这些器件需要银薄膜在各类光辐照环境下使用。当银材料长期在紫外光辐照下使用，其寿命将大打折扣。
一般的，目前有几种方法来实现对银薄膜保护，一种是在银薄膜上方镀制介质保护层。这种介质保护层一般需要多层设计，需要专用的蒸发沉积设备，而且多层设计最终对其光谱性能影响明显。另外一种是在银与基底材料之间镀制连接层或者采用合金方法。合金方法在银首饰和银器皿中较常见，但在银薄膜甚至在超薄银膜中目前未见使用。
发明内容：
本发明提供了一种耐紫外辐照的银合金薄膜制备方法。采用南光仪器厂生产的电阻蒸发真空镀膜机，用两个蒸发舟分别蒸发银和金两种材料。控制银材料和金材料的蒸发电流，获得最佳配比例。
本发明的技术解决方案如下：
镀膜设备为南光仪器厂生产的真空镀膜机，它包含第一蒸发装置和第二蒸发装置。利用上述设备进行银金薄膜沉积，包括下列沉积步骤:
①第一蒸发装置和第二蒸发装置中接入蒸发舟。第一蒸发舟放置银材料，第二蒸发舟中放置金材料。
②分别调节第一蒸发装置和第二蒸发装置电流。根据材料蒸发属性选取合适电流。金材料蒸发温度大约1400℃，银材料蒸发温度大约1030℃。在蒸镀过程中金材料所需电流大于银材料电流。
③控制金材料和银材料上的电流，使得两种材料都能蒸发。此时金材料上蒸发电流略大于银材料上蒸发电流。
④打开挡板及基片转动装置，开始沉积薄膜，通过气相混合沉积到玻璃基片上。所获得薄膜结构如图1所示。
对于所获得薄膜采用XPS进行元素分析，元素含量测定结果如图2所示。银金合金薄膜厚度约15纳米，根据数据计算，银金合金薄膜的元素比为95:5。
本发明的技术效果：
本发明所获得的银金合金薄膜具有类银薄膜的光谱特性。放置于300瓦欧司朗紫外线灯(型号ULTRA-VITALUX)15厘米下，辐照17小时不变色，相对纯银薄膜具有优良的耐紫外辐照能力。把银金合金薄膜与厚度相似的纯银薄膜同时放置于300瓦紫外灯下辐照17小时，发现纯银薄膜已经变色，银金合金薄膜未变色。对辐照前后的进行光谱透过率分析，结果如图3所示。17小时辐照前后银金合金薄膜透过率未见明显变化。
附图说明：
图1制备的银金合金薄膜结构示意图。
图2银金合金薄膜元素成分图。
图3银金合金薄膜辐照前后透过率测试图。
具体实施方式:
具体实施例1：
下面结合实例和附图对本发明做进一步的说明，但是不应以此限制本发明的保护范围。
采用南光仪器厂生产的真空镀膜机，在第一蒸发装置和第二蒸发装置中接入蒸发舟。
首先在第一蒸发舟放置银材料，第二蒸发舟中放置金材料。蒸发舟采用钨材料，金属银颗粒和金丝为薄膜材料。在蒸发舟上方放置K9玻璃基片。关上真空室，抽取真空。待真空度读数至2.0×10-3Pa时，调节银颗粒蒸发舟电流，保证银颗粒获得合适蒸发电流。调节金材料蒸发舟的电流，当金材料开始融化时，保持金材料蒸发舟电流不变。此时银材料蒸发电流略大于金材料。打开基片转动装置，并让其匀速旋转。打开镀膜机挡板，控制沉积时间小于10秒，沉积结束后及时关闭挡板，获得薄膜结构如示意图1所示。
对所获薄膜采用XPS进行元素分析，结果如图2所示。银金合金薄膜厚度约15纳米，根据元素含量计算银金合金薄膜元素比为95:5。
具体实施例2：
下面结合实例和附图对本发明做进一步的说明，但是不应以此限制本发明的保护范围。
参照实施例1，蒸发舟均采用钨材料，金属银颗粒和金丝为薄膜材料。在蒸发舟上方放置K9玻璃基片。
关上真空室，抽取真空。待真空度读数至2.0×10-3Pa时，调节蒸发舟电流，保证银颗粒蒸发舟中获得合适电流。调节金材料蒸发舟的电流，当观察金材料开始融化时，保持金材料蒸发舟电流。保持银材料蒸发电流大于金材料，其电流比略大于实施例1。
打开基片转动装置，并让其匀速旋转。打开镀膜机挡板，控制沉积时间小于10秒，沉积结束后及时关闭挡板，所获得银金合金薄膜厚度约15纳米，此时银金合金薄膜的元素比约为96:4。
具体实施例3：
下面结合实例和附图对本发明做进一步的说明，但是不应以此限制本发明的保护范围。
参照实施例1，蒸发舟均采用钨材料，金属银颗粒和金丝为薄膜材料。在蒸发舟上方放置K9玻璃基片。
关上真空室，抽取真空。待真空度读数至2.0×10-3Pa时，调节蒸发舟电流，保证银颗粒蒸发舟中获得合适电流。调节金材料蒸发舟的电流，当观察金材料开始融化时，保持金材料蒸发舟电流。保持银材料蒸发电流大于金材料，其电流比略大于实施例2。
打开基片转动装置，并让其匀速旋转。打开镀膜机挡板，控制沉积时间小于10秒，沉积结束后及时关闭挡板，所获得银金合金薄膜厚度约15纳米，此时银金合金薄膜的元素比约为97:3。

Claims (2)

1.一种耐紫外辐照的银金合金薄膜，其特征在于：所述的银金合金薄膜中银元素含量95％～97％，金元素含量3～5％，厚度为15nm。
2.一种制备如权利要求1所述耐紫外辐照的银金合金薄膜的方法，其特征在于方法如下：以银为主体材料，金为掺杂材料，将所述银和金材料放置于镀膜设备中的两个蒸发舟中同时蒸发，通过气相混合沉积到基片上形成合金薄膜；具体步骤如下：
①将镀膜设备中的第一蒸发装置和第二蒸发装置中接入蒸发舟，第一蒸发舟放置银材料，第二蒸发舟中放置金材料；
②分别调节第一蒸发装置和第二蒸发装置电流，根据材料蒸发温度属性选取合适电流，金材料蒸发温度大约1400℃，银材料蒸发温度大约1030℃，在蒸镀过程中金材料所需电流大于银材料电流；
③控制金材料和银材料上的电流，使得两种材料都能蒸发；
④打开挡板及基片转动装置，开始沉积薄膜，通过气相混合沉积到玻璃基片上。
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