CN108196329B - 一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，该制备方法通过在金属表面沉积多层高硬度介质膜，解决金属膜环境可靠性低的难题，实现极高反射率反射膜制备，提高反射镜的环境可靠性，延长反射镜的使用寿命。本发明采用电子束蒸镀膜层，先在反射镜表面蒸镀一层结合层，再蒸镀一层金属反射层，最后沉积多层高硬度介质增强膜。本发明通过在金属膜表面沉积多层高硬度介质增强膜，既提高反射镜的反射率，又改善反射镜的环境可靠性。采用本发明制备的反射镜在3～5μm波段的平均反射率为99.5％，本发明镀制的反射膜的环境可靠性均满足光学薄膜国家军用标准。

Description

一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法
技术领域
本发明涉及光学零件薄膜制造技术领域，具体涉及一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法。
背景技术
为减小光电产品体积，减轻产品重量，在光学系统中广泛使用折转反射镜。由于中波红外光学系统中折转反射镜反射带宽宽，采用传统多层介质膜存在层数多，膜层厚，沉积工艺复杂的问题；而通常采用金属反射膜，则存在铝、银和金等金属反射膜材料较软，容易破坏的问题，所以在金属膜需要外面再镀一层保护膜；单一的保护膜提高了金属反射膜的环境可靠性，但会降低金属膜的反射率。
综合考虑金属膜和多层介质膜各自特性，有研究提出在金属膜表面镀多层介质保护膜，不仅可以改善金属膜环境可靠性，还可以提高膜层的反射率，但实现工艺较为复杂。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，旨在解决金属膜环境可靠性低的难题，实现极高反射率反射膜制备，提高反射镜的环境可靠性，延长反射镜的使用寿命。
本发明的基本原理是先在反射镜表面蒸镀一层结合层，再蒸镀一层金属反射层，最后蒸镀多层介质增强膜。基于该原理，本发明的技术方案为：
所述一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，其特征在于：先在反射镜表面蒸镀一层结合层，再蒸镀一层金属反射层，最后蒸镀多层介质增强膜。
进一步的优选方案，所述一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，其特征在于：所述蒸镀方法为电子束蒸镀。
进一步的优选方案，所述一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，其特征在于：所述结合层材料为一氧化硅，厚度为100nm～150nm；所述金属反射层材料为铝，厚度为120nm～150nm；所述介质增强膜材料为SiO/Ge/SiO/Ge，厚度依次为500nm～600nm，200nm～300nm，500nm～600nm，200nm～300nm。
进一步的优选方案，所述一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：采用酒精和乙醚的混合液浸湿脱脂棉清洗反射镜，以去除表面杂物、油污和辅料；
步骤2：将反射镜固定至夹具上，放置真空室，抽真空，当腔体内压强小于2×10-2Pa后，加热反射镜基底至140℃～160℃，保温30min；
步骤3：用APS源轰击反射镜5～8分钟；
步骤4：蒸镀结合层一氧化硅，蒸镀时真空室压强小于5×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为100nm～150nm；
步骤5：关闭真空室加热器，自然冷却，温度低于50℃时蒸镀铝，蒸发速率为3～10nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为120nm～150nm；
步骤6：开启真空室加热器，加热反射镜基底至140℃～160℃，保温30min；
步骤7：蒸镀一氧化硅，蒸镀时真空室压强小于5×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为500nm～600nm；
步骤8：蒸镀锗，蒸镀时真空室压强小于5×10-3Pa，蒸发速率为0.2～0.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为200nm～300nm；
步骤9：蒸镀一氧化硅，蒸镀时真空室压强小于5×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为500nm～600nm；
步骤10：蒸镀锗，蒸镀时真空室压强小于5×10-3Pa，蒸发速率为0.2～0.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为200nm～300nm；
步骤11：真空室冷却至室温后取出镀有介质增强金属反射膜的反射镜，该反射镜为具有Sub|LMLHLH膜系，其中Sub代表基底，H代表锗、L代表一氧化硅、M代表铝。
进一步的优选方案，所述一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，其特征在于：中波红外介质增强金属高反膜的反射波段为3～5μm。
有益效果
采用本发明制作的镀有中波红外介质增强金属高反膜的反射镜，在3～5μm波段的平均反射率大于99.5％，本发明的中波红外反射镜的环境与可靠性均满足光学薄膜国家军用标准。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
本实施例中的中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：采用酒精和乙醚的混合液浸湿脱脂棉清洗反射镜，以去除表面杂物、油污和辅料；
步骤2：将反射镜固定至夹具上，放置真空室，抽真空，当腔体内压强为1.8×10- 2Pa，加热基底至150℃，保温30min；
步骤3：用APS源轰击反射镜6分钟；
步骤4：蒸镀结合层一氧化硅，蒸镀时真空室压强为4.5×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为120nm；
步骤5：关闭真空室加热器，自然冷却，温度低于50℃时蒸镀铝，蒸发速率为3～10nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为140nm；
步骤6：开启真空室加热器，加热反射镜基底至150℃，保温30min；
步骤7：蒸镀一氧化硅，蒸镀时真空室压强为4.0×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为520nm；
步骤8：蒸镀锗，蒸镀时真空室压强为3.5×10-3Pa，蒸发速率为0.2～0.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为230nm；
步骤9：蒸镀一氧化硅，蒸镀时真空室压强为3×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为540nm；
步骤10：蒸镀锗，蒸镀时真空室压强为2×10-3Pa，蒸发速率为0.2～0.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为230nm；
步骤11：真空室冷却至室温后取出镀有介质增强金属反射膜的反射镜，该反射镜为具有Sub|LMLHLH膜系，其中Sub代表基底，H代表锗、L代表一氧化硅、M代表铝。
实施例2：
本实施例中的中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：采用酒精和乙醚的混合液浸湿脱脂棉清洗反射镜，以去除表面杂物、油污和辅料；
步骤2：将反射镜固定至夹具上，放置真空室，抽真空，当腔体内压强为1.5×10- 2Pa，加热基底至150℃，保温30min；
步骤3：用APS源轰击反射镜7分钟；
步骤4：蒸镀结合层一氧化硅，蒸镀时真空室压强为4.2×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为140nm；
步骤5：关闭真空室加热器，自然冷却，温度低于50℃时蒸镀铝，蒸发速率为3～10nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为130nm；
步骤6：开启真空室加热器，加热反射镜基底至150℃，保温30min；
步骤7：蒸镀一氧化硅，蒸镀时真空室压强为3.8×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为540nm；
步骤8：蒸镀锗，蒸镀时真空室压强为3.4×10-3Pa，蒸发速率为0.2～0.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为270nm；
步骤9：蒸镀一氧化硅，蒸镀时真空室压强为3×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为560nm；
步骤10：蒸镀锗，蒸镀时真空室压强为1.8×10-3Pa，蒸发速率为0.2～0.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为260nm；
步骤11：真空室冷却至室温后取出镀有介质增强金属反射膜的反射镜，该反射镜为具有Sub|LMLHLH膜系，其中Sub代表基底，H代表锗、L代表一氧化硅、M代表铝。
实施例1镀制的中波红外介质增强金属高反膜在3～5μm波段的峰值反射率为99.72％，平均反射率为99.55％；实施例2镀制的中波红外介质增强金属高反膜在3～5μm波段的峰值反射率为99.75％，平均反射率为99.53％；本发明的中波红外介质增强金属高反膜的环境与可靠性均满足光学薄膜国家军用标准。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，其特征在于：先在反射镜表面蒸镀一层结合层，再蒸镀一层金属反射层，最后蒸镀多层介质增强膜；所述结合层材料为一氧化硅，厚度为100nm～150nm；所述金属反射层材料为铝，厚度为120nm～150nm；所述介质增强膜材料为SiO/Ge/SiO/Ge，厚度依次为500nm～600nm，200nm～300nm，500nm～600nm，200nm～300nm。
2.根据权利要求1所述一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，其特征在于：所述蒸镀方法为电子束蒸镀。
3.根据权利要求2所述一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：采用酒精和乙醚的混合液浸湿脱脂棉清洗反射镜，以去除表面杂物、油污和辅料；
步骤2：将反射镜固定至夹具上，放置真空室，抽真空，当腔体内压强小于2×10-2Pa后，加热反射镜基底至140℃～160℃，保温30min；
步骤3：用APS源轰击反射镜5～8分钟；
步骤4：蒸镀结合层一氧化硅，蒸镀时真空室压强小于5×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为100nm～150nm；
步骤5：关闭真空室加热器，自然冷却，温度低于50℃时蒸镀铝，蒸发速率为3～10nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为120nm～150nm；
步骤6：开启真空室加热器，加热反射镜基底至140℃～160℃，保温30min；
步骤7：蒸镀一氧化硅，蒸镀时真空室压强小于5×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为500nm～600nm；
步骤8：蒸镀锗，蒸镀时真空室压强小于5×10-3Pa，蒸发速率为0.2～0.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为200nm～300nm；
步骤9：蒸镀一氧化硅，蒸镀时真空室压强小于5×10-3Pa，蒸发速率为0.5～1.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为500nm～600nm；
步骤10：蒸镀锗，蒸镀时真空室压强小于5×10-3Pa，蒸发速率为0.2～0.5nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为200nm～300nm；
步骤11：真空室冷却至室温后取出镀有介质增强金属反射膜的反射镜，该反射镜为具有Sub|LMLHLH膜系，其中Sub代表基底，H代表锗、L代表一氧化硅、M代表铝。
4.根据权利要求3所述一种中波红外介质增强金属高反膜的制备方法，其特征在于：中波红外介质增强金属高反膜的反射波段为3～5μm。
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