CN113151783A - 一种组合型反射膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种组合型反射膜，包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述中部膜层由不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料交替形成，其中所述高折射率材料为HfO2和Ta2O5或HfO2和ZrO2，所述低折射率材料为SiO2，所述顶部膜层由不同光学厚度的Ta2O5和SiO2交替沉积形成，或所述顶部膜层由不同光学厚度的ZrO2和SiO2交替沉积形成。还公开了该反射膜的制备方法，该反射膜具有高紫外光反射率、大带宽、高耐久性，且在酸碱试验、湿热老化试验、紫外光暴露试验后其反射率和宽带基本不变，具有高耐久性，为其长期服役提供保障。

Description

一种组合型反射膜及其制备方法
技术领域
本发明属于紫外光学薄膜技术领域，具体涉及一种组合型反射膜及其制备方法，尤其是一种具有高紫外光反射率、大带宽、高耐久性的组合型反射膜及其制备方法。
背景技术
紫外光在集成电路、晒版、LED、固化、激光器、液晶显示、医疗生化等领域得到了广泛的应用。特别是微电子等产品的超微细化制造过程，需要提高半导体器件、液晶显示元件、光学制品的成品率，紫外光表面处理技术已成不可缺少的技术手段。而紫外光反射膜在紫外光学系统中主要用于反射和收集汞灯、太阳光、激光等光源发出的紫外光，从而提高工作表面紫外光辐照度以及均匀性的重要光学元件。
理想的紫外光反射膜要求高反射率、大带宽和高耐久性。不幸的是，这些要求很难同时满足。金属铝膜对紫外光具有高反射率，但其高反射带宽往往较小，而且由于腐蚀作用的存在，导致其耐久性较差。在前期的工作中，发现金属铝膜在户外服役1年后，紫外光平均反射率(295-395nm)从原来的99％下降至68％。因此，氧化物薄膜受到了研究人员的广泛关注，涌现了HfO2/SiO2、HfO2/MgF2、ZrO2/SiO2及Ta2O5/SiO2等多层氧化物薄膜；但目前所开发的多层氧化物薄膜基本带宽均较小，无法进一步拓展反射膜的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合型反射膜，该反射膜通过设置用于提高短波紫外反射率的底部膜层、用于提高中波紫外光反射率中部膜层以及用于提高长波紫外反射率和耐久性的顶部膜层，可获得具有高紫外光反射率、大带宽和高耐久性的组合型紫外光反射膜。
本发明的目的还在于提供上述组合型反射膜的制备方法，该方法工艺简洁，成本低。
为了实现上述第一个目的，本发明采用如下技术方案：一种组合型反射膜，包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述中部膜层由不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料交替形成，其中所述高折射率材料为HfO2和Ta2O5或HfO2和ZrO2，所述低折射率材料为SiO2，所述顶部膜层由不同光学厚度的Ta2O5和SiO2交替沉积形成，或所述顶部膜层由不同光学厚度的ZrO2和SiO2交替沉积形成。
SiO2一直是紫外波段反射膜最常用的低折射率材料，HfO2、ZrO2、Ta2O5、TiO2、NbO2、Y2O3等则是常用的高折射率材料。HfO2具有较高的折射率，能够获得高紫外光反射率和较大的高反射率带宽，但由于其带隙较小，抗紫外光损伤能力相对低，耐久性较差，导致服役寿命受到影响；而ZrO2和Ta2O5具有较大的带隙，其抗紫外光损伤能力高，耐久性较好。
本申请综合HfO2的高紫外反射率及ZrO2或Ta2O5的大带隙、高耐久性能，以HfO2、ZrO2及Ta2O5作为高折射率材料，以SiO2作为低折射率材料，通过结构调控制备的组合型紫外光反射膜，在提升其紫外波段反射率的同时，可扩展高反射率带宽，提升其耐久性，具有很高的产业化应用价值。
因此，本申请基于结构调控策略，在衬底上先沉积用于提高短波紫外反射率的底部膜层结构，再沉积用于提高中波紫外反射率的中部膜层结构，然后沉积用于提高其长波紫外反射率和耐久性的顶部膜层结构，以期获得高紫外反射率、大带宽和高耐久性的组合型反射膜，为新一代紫外光反射膜的应用铺平道路。
本申请中组合型反射膜总体结构分为三层，即用于提高紫外反射率的底部膜层结构、中部膜层结构和用于提高其耐久性的顶部膜层结构；其中，所述组合型反射膜由HfO2、Ta2O5及ZrO2高折射率材料和SiO2低折射率材料交替组成。
进一步地，所述底部膜层用于提高紫外反射率，所述底部膜层的结构为(aHbL)x(cHbL)y(dHbL)z，其中H为高折射率材料HfO2，L为低折射率材料SiO2，a、c、d均为H的光学厚度系数，b为L的光学厚度系数，x、y和z则为膜层数。。
通过不同的H(高折射率材料)和L(低折射率材料)组合膜层数及光学厚度系数调控获得短波紫外光高反射薄膜。
优选的，所述a的数值大小为0.10～0.20，所述b的数值大小为0.20～0.30，所述c的数值大小0.15～0.25，所述d的数值大小为0.20～0.30，所述x、y、z的数值大小均为5～15，所述底部膜层的物理厚度为2.00～3.00μm。
进一步地，所述中部膜层用于提高中波紫外反射率，结构为(iHjAbL)w，其中H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料Ta2O5或ZrO2，i和j分别为H和A的光学厚度系数，L为低折射率材料SiO2，b为L的光学厚度系数，w则为膜层数。
即在底部膜层结构和顶部膜层结构之间存在一层交替的HfO2/Ta2O5或HfO2/ZrO2与SiO2膜构成的中部膜层。通过不同的H(高折射率材料)、A(高折射率大带隙材料)、L(低折射率材料)组合膜层数及光学厚度系数调控获得中紫外波段高反射薄膜。
优选的，所述i的数值大小为0.05～0.15，所述j的数值大小为0.15～0.30，所述b的数值大小为0.20～0.30，所述w的数值大小为5～15，所述中部膜层的物理厚度为0.80～1.50μm。
进一步地，所述顶部膜层用于提高长波紫外光反射率和耐久性，所述顶部膜层结构为(eAbL)u(fAbL)vfA，其中A为高折射率材料Ta2O5或ZrO2，L为低折射率材料SiO2，e、f均为A的光学厚度系数，b为L的光学厚度系数，u、v则为膜层数。
优选的，所述e的数值大小0.20～0.35，所述f的数值大小为0.30～0.40，所述b的数值大小为0.20～0.30，所述u、v的数值大小均为5～15，所述顶部膜层的物理厚度为1.5～2.5μm。
通过不同的A(高折射率、大带隙材料)和L(低折射率材料)组合膜层数及光学厚度系数调控获得长波紫外高反射薄膜，扩大其带宽，同时提升其耐久性。
为了实现上述第二个目的，本发明采用如下技术方案：上述组合型反射膜的制备方法，包括以下步骤：基片选取，在所述基片上采用等离子体辅助电子束蒸发沉积法依次进行底部膜层沉积、中部膜层沉积和顶部膜层沉积，获得组合型反射膜。
该方法利用等离子体辅助电子束蒸发沉积技术先后沉积用于提高紫外反射率的HfO2/SiO2底部膜层、通过交替沉积不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料形成的中部膜层结构，其中高折射率材料为HfO2/Ta2O5或HfO2/ZrO2，低折射率材料为SiO2，以及用于提高耐久性的Ta2O5/SiO2或ZrO2/SiO2顶部膜层，制备具有高紫外反射率、大带宽和高耐久性的组合型紫外光反射膜。
进一步地，所述基片先经过预处理。
优选的，所述预处理包括以乙醇/乙醚混合液对于基片进行擦拭或清洗，然后以超声清洗器清洗干净。
优选的，所述基片为石英玻璃、硼酸盐玻璃、碳化硅等，单面抛光更佳。
进一步地，采用等离子体辅助电子束蒸发沉积法在所述基片上先交替沉积HfO2和SiO2，进行底部膜层的制备，接着交替沉积HfO2和Ta2O5与SiO2或HfO2和ZrO2与SiO2，进行中部膜层的制备，再交替沉积Ta2O5和SiO2或ZrO2和SiO2，进行顶部膜层的制备，最后获得具有高紫外光反射率、大带宽和高耐久性的组合型紫外光反射膜。
进一步地，底部膜层的沉积首先是HfO2单层膜的沉积，沉积的物理厚度设定为25～35nm，当其物理厚度比设置的小5～10nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再开展SiO2膜的沉积，交替沉积形成底部膜层结构。
进一步地，HfO2/Ta2O5(或HfO2/ZrO2)与SiO2形成的中部膜层结构在“反射率底部”反射膜的制备结束后，在最后一层SiO2膜上开始沉积HfO2，达到一定厚度(约为1～15nm)时开始减小其沉积速率，同时增加Ta2O5或ZrO2的沉积速率，形成HfO2/Ta2O5或HfO2/ZrO2共沉积层，物理厚度为30～50nm然后再镀制SiO2膜，交替的SiO2与HfO2/Ta2O5或HfO2/ZrO2形成中部膜层结构。
进一步地，顶部膜层的反射膜制备也是在中部膜层镀制结束后，在其最后一层SiO2膜上开展Ta2O5或ZrO2膜的沉积，当厚度比设置的厚度小5～10nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再开展SiO2膜的镀制，交替沉积形成顶部膜层结构。
作为本发明一种优选的技术方案，本发明提供的组合型反射膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)设计反射膜为组合型结构，分为三层，即用于提高紫外反射率的底部膜层结构、中部膜层结构和用于提高其耐久性的顶部膜层结构，所述反射膜由HfO2、Ta2O5及ZrO2高折射率材料和SiO2低折射率材料组成；
(2)基片的预处理：以乙醇/乙醚混合液对于单面抛光的基片(K9、石英等)进行擦拭，然后以超声清洗器清洗干净；
(3)反射膜的制备：通过等离子体辅助电子束蒸发沉积技术(PIAD)在基片上先交替沉积HfO2和SiO2，进行底部膜层的制备，然后沉积HfO2/Ta2O5(或HfO2/ZrO2)和SiO2膜中部膜层，最后再进行Ta2O5(或ZrO2)和SiO2顶部膜层的沉积，当最后一层Ta2O5或ZrO2膜达到设计的厚度时，关闭电子枪蒸发束流和高真空，完成组合型紫外反射膜的制备。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明通过结构调控策略，开发了组合型紫外光反射膜，即用于短波紫外光反射率的底部膜层、用于提高中波紫外光反射率的中部膜层和用于提高长波紫外光反射率和耐久性的顶部膜层结构，取代常规多层膜中纯的HfO2或其他氧化物，赋予反射膜高紫外反射率、大宽带、高耐久性等特点，使得其应用范围更为广泛；
(2)本发明中的反射膜的紫外光反射率高达99.5％，高反射带宽为240-400nm，在24h的酸碱试验、1000h的紫外辐照试验和1000h的湿热试验后其紫外波段(240-400)平均反射率下降低于0.03％，因此，本发明中的组合型反射膜在酸碱试验、湿热老化试验、紫外光暴露试验后其反射率和宽带基本不变，具有高耐久性，为其长期服役提供保障；
(3)本发明综合利用HfO2的高折射率和Ta2O5(或ZrO2)高耐久性优势，通过结构调控，在不影响紫外光反射率的情况下，拓展其高反射带宽，提高其耐久性，为新一代紫外光学薄膜的应用铺平了道路。
附图说明
图1为本发明实施例1-3中的组合型反射膜结构；
图2为本发明实施例2中的HfO2/Ta2O5/SiO2反射膜光谱曲线；
图3为本发明实施例2中的HfO2/ZrO2/SiO2反射膜光谱曲线；
图4是本发明实施例3中HfO2/ZrO2/SiO2反射膜的反射率光谱曲线；
图5是本发明对比例1中HfO2/Al2O3/SiO2反射膜的反射率光谱曲线；
图6是本发明对比例2中ZrO2/Ta2O5/SiO2反射膜的反射率光谱曲线；
图7是本发明对比例3中HfO2/ZrO2/SiO2反射膜的反射率光谱曲线。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的组合型反射膜，包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述底部膜层由交替沉积不同光学厚度的HfO2和SiO2组成，所述中部膜层由交替沉积不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料形成，所述高折射率材料为HfO2和Ta2O5，所述低折射率材料为SiO2，所述顶部膜层由交替沉积不同光学厚度的Ta2O5和SiO2组成。
其中：
底部膜层结构为(aHbL)10(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料HfO2，a、c、d为HfO2光学厚度系数，分别是0.15、0.18及0.20，HfO2膜层物理厚度分别为24、29、32nm；L为低折射率材料SiO2，b为SiO2的光学厚度系数0.25，SiO2膜层物理厚度为55nm。底部膜层结构膜层总数为60，总物理厚度为2.5μm。
底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层HfO2/Ta2O5与SiO2交替沉积的中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料Ta2O5，总光学厚度系数i+j＝0.28，HfO2和Ta2O5的物理厚度分别为12和23nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.25，SiO2膜的物理厚度约为55nm。中部膜层结构膜层总数为20，总物理厚度为0.9μm。
顶部膜层结构为(eAbL)10(fAbL)10fA，A为高折射率材料Ta2O5，L为低折射率材料SiO2，e、f分别为Ta2O5的光学厚度系数0.30及0.38，膜层物理厚度分别为41nm和48nm；b则为SiO2的光学厚度系数0.25，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层总数为41，总物理厚度为2.0μm。
以8度角入射，HfO2/Ta2O5/SiO2组合型高紫外反射膜(波段240-400nm，平均反射率＞99.5％)为例，说明基于结构调控的反射膜紫外反射率、高反射带宽及耐久性提升方法，该方法包括以下步骤：
(1)反射膜的设计：基于光学薄膜设计软件(如Essential Macleod、Optilayer、TFCalc)构建HfO2/Ta2O5/SiO2组合型紫外反射膜，反射膜结构分为三层，分别为用于短波紫外光反射率的底部膜层、用于中波紫外光反射率的中部膜层及用于提高长波紫外光反射率和耐久性的顶部膜层。
具体的，底部膜层结构为(aHbL)10(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料HfO2，L为低折射率材料SiO2，a、c、d为HfO2光学厚度系数，分别是0.15、0.18及0.20，单层HfO2膜物理厚度分别为24nm、29nm、32nm；b为SiO2的光学厚度系数0.25，单层SiO2膜层物理厚度则为55nm。底部膜层结构膜层总数为60，总物理厚度为2.5μm。
具体的，底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层交替HfO2/Ta2O5及SiO2中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料Ta2O5，总光学厚度系数i+j＝0.28，HfO2和Ta2O5的物理厚度分别为12和23nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.25，膜层物理厚度则为55nm。中部膜层结构膜层总数为20，总物理厚度为0.9μm。
具体的，所述顶部膜层结构为(eAbL)10(fAbL)10fA，A为高折射率材料Ta2O5，L为低折射率材料SiO2，e、f分别为Ta2O5的光学厚度系数0.30及0.38，膜层物理厚度分别为41和48nm；b则为SiO2的光学厚度系数0.25，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层总数为41，总物理厚度为2.0μm。
(2)基片的预处理：以乙醇/乙醚混合液(2:1)对于单面抛光的石英玻璃进行擦拭，然后以超声清洗器清洗干净；
(3)反射膜的制备：将基体加热至220℃，抽真空至8×10-4Pa，通过等离子体辅助电子束蒸发沉积技术(PIAD)在基片上进行组合型反射膜的制备。
首先底部反射膜层的制备：打开电子枪高压和蒸发束流，在基片上通过先交替沉积不同物理厚度的HfO2和SiO2膜；第一层膜为HfO2，物理厚度为24nm，当HfO2物理厚度比设置的小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再逐渐增加SiO2的沉积速率，光学厚度系数为0.25，物理厚度为55nm，交替沉积各10层；然后，依次交替沉积物理厚度为29nm的HfO2和55nm的SiO2各10层，物理厚度32nm的HfO2和55nm的SiO2各10层，完成“反射率底部”反射膜的制备。底部膜层结构总层数60层，总厚度约为2.5μm。
然后是中部膜层的沉积：首先是HfO2膜层的沉积，物理厚度约12nm，当HfO2物理厚度比设置的小3～5nm时，逐渐减小其沉积速率，同时开始沉积Ta2O5膜，物理厚度约23nm，HfO2/Ta2O5的总物理厚度为35nm；然后再沉积物理厚度为55nm的SiO2低折射率膜层，HfO2/Ta2O5与SiO2膜交替出现形成中部膜层结构，中部膜层结构总层数共20层，总厚度约为0.90μm。
顶部膜层结构是在中部膜层结构沉积结束后进行，在其最后一层SiO2膜沉积速率将至0后，逐渐增加Ta2O5膜的沉积速率，物理厚度为41nm，当厚度比设置的厚度小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再开展物理厚度为55nm的SiO2膜的镀制，各10层；然后再交替沉积物理厚度为48nm的Ta2O5膜和55nm的SiO2膜各10层，最后再沉积一层42nm的Ta2O5膜，形成顶部反射膜结构，共41层，总厚度约为2.00μm。
(4)当最后一层Ta2O5膜达到设计的厚度时，关闭电子枪蒸发束流和高真空，完成组合型紫外反射膜的制备。
(5)光谱性能测量：测试仪器为Lambda950分光光度计，测试方法参考GB/T 2680-1994，入射角8°，测量波长为200～2500nm，测试量为反射率。
图2是本实施例采用“反射率底部和LIDT顶部”的HfO2/Ta2O5/SiO2反射膜的反射率光谱曲线，在240～400nm范围内具有高反射率，该波段范围内平均高达99.6％，带宽较大。本实施例的反射膜高反射率带宽比现有技术中公开的常规薄膜(中国光学，2016，9，649-655，紫外光反射率为99.2％，带宽为180-205nm)更大，应用范围更广。
(6)耐久性评价：对本实施例制成的组合型反射膜进行耐酸碱试验、湿热老化试验及紫外光暴晒试验，试验方法分别参考GB/T 18915.1、GB/T 2423.3及GB/T 16422.3，耐酸碱试验24h、湿热老化1000h、紫外光暴晒1000h后，试验前后参考GB/T 2680-1994进行光谱性能测试，获取其在在240～400nm范围内的算术平均值，耐酸碱试验、湿热试验、紫外光暴晒试验前后其紫外波段平均反射率基本不变，波动范围≤0.03％。
紫外辐照试验中，总紫外辐照量计算公式如式(1)所示：
Figure BDA0002958253430000081
其中，IUV为总紫外辐照量，单位为兆焦每平方米(MJ/m2)；It为t时刻紫外灯紫外辐照强度，单位为兆焦每平方米(MJ/m2)；t为紫外暴晒时间累计，单位为s。
以琼海湿热环境为例，户外一年的总紫外辐照量为240MJ/m2；实验室试验1000h的紫外辐照量约为93MJ/m2，紫外光反射率下降0.03％，以紫外光反射率下降5％为服役寿命终点，反射膜在琼海户外服役寿命约为60年。本申请在先期的试验中，采用金属铝膜在户外服役1年后，紫外光平均反射率从99％下降至68％。因此，组合型反射膜具有高耐久性，长服役寿命。
实施例2
本实施例提供的组合型反射膜，包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述底部膜层由交替沉积不同光学厚度的HfO2和SiO2组成，所述中部膜层由交替沉积不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料形成，所述高折射率材料为HfO2和ZrO2，所述低折射率材料为SiO2，所述顶部膜层由交替沉积不同光学厚度的ZrO2和SiO2组成。
底部膜层结构为(aHbL)10(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料HfO2，a、c、d为HfO2光学厚度系数，分别是0.16、0.19及0.24，HfO2膜层的物理厚度则分别为22nm、30nm、40nm；L为低折射率材料SiO2，b为SiO2的光学厚度系数0.25，膜层物理厚度则为55nm。底部膜层结构膜层总数为60层，总物理厚度为2.6μm。
底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层交替的HfO2/ZrO2及SiO2中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料ZrO2，总光学厚度系数i+j＝0.27，HfO2和ZrO2的物理厚度分别为14nm和26nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.24，膜层物理厚度为55nm。中部膜层结构膜层数为20，总物理厚度为1.0μm。
顶部膜层结构为(eAbL)10(fAbL)10fA，A为高折射率材料ZrO2，e、f分别为ZrO2的光学厚度系数0.32及0.40，膜层物理厚度分别为49nm和58nm；L为低折射率材料SiO2，b则为SiO2的光学厚度系数0.24，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层数为41，总物理厚度为2.2μm。
以8度角入射，HfO2/ZrO2/SiO2组合型高紫外反射膜(波段240～400nm，平均反射率＞99.6％)为例，说明基于结构调控的反射膜紫外反射率、高反射带宽及耐久性提升方法，该方法包括以下步骤：
(1)反射膜的设计：基于光学薄膜设计软件(如Essential Macleod、Optilayer、TFCalc)构建HfO2/ZrO2/SiO2组合型紫外反射膜，反射膜结构分为三层，分别为用于紫外反射的底部膜层、中部膜层及用于提高耐久性的顶部膜层。
具体的，底部膜层结构为(aHbL)10(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料HfO2，a、c、d为HfO2光学厚度系数，分别是0.16、0.19及0.24，HfO2膜层的物理厚度则分别为22nm、30nm、40nm；L为低折射率材料SiO2，b为SiO2的光学厚度系数为0.25，膜层物理厚度为55nm。底部膜层结构膜层总数为60层，总物理厚度为2.6μm。
具体的，底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层HfO2/ZrO2及SiO2中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料ZrO2，总光学厚度系数i+j＝0.27，HfO2和ZrO2的物理厚度分别为14nm和26nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.24，膜层物理厚度为55nm。中部膜层结构膜层数为20，总物理厚度约为1.0μm。
具体的，所述顶部膜层结构为(eAbL)10(fAbL)10fA，A为高折射率材料ZrO2，e、f分别为ZrO2的光学厚度系数0.32及0.40，膜层物理厚度分别为49nm和58nm；L为低折射率材料SiO2，b则为SiO2的光学厚度系数0.24，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层数为41，总物理厚度为2.2μm。
(2)基片的预处理：以乙醇/乙醚混合液(2:1)对于单面抛光的硼酸盐玻璃进行擦拭，然后以超声清洗器清洗干净；
(3)反射膜的制备：将基体加热至220℃，抽真空至8×10-4Pa，通过等离子体辅助电子束蒸发沉积技术(PIAD)在基片上进行组合型反射膜的制备。
首先底部反射膜层的制备：打开电子枪高压和蒸发束流，在基片上通过先交替沉积不同光学厚度的HfO2和SiO2膜；第一层膜为HfO2，物理厚度为22nm，当HfO2厚度比设置的小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再逐渐增加SiO2的沉积速率，物理厚度为55nm，交替沉积各10层；然后，依次交替沉积物理厚度为30nm的HfO2和55nm的SiO2各10层，40nm的HfO2和55nm的SiO2各10层，完成“反射率底部”反射膜的制备，总层数60层，总厚度约为2.6μm。
然后是中部膜层的沉积：首先是HfO2膜层的沉积，物理厚度为14nm，当HfO2厚度比设置的厚度小3～5nm时，逐渐减小其沉积速率，同时开始沉积ZrO2膜，物理厚度为26nm，HfO2/ZrO2的总物理厚度为40nm；然后再沉积物理厚度为55nm的SiO2低折射率膜层，HfO2/ZrO2与SiO2膜交替出现形成中部膜层，膜层数共20层，总厚度约为1.0μm。
顶部膜层结构是在中部膜层沉积结束后进行，在其最后一层SiO2膜沉积速率将至0后，逐渐增加ZrO2膜的沉积速率，物理厚度为49nm，当厚度比设置的厚度小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再开展物理厚度为55nm的SiO2膜的镀制，各10层；然后再交替沉积物理厚度为58nm的ZrO2膜和55nm的SiO2膜各10层，最后再沉积一层光学厚度系数为58nm的ZrO2膜，形成顶部反射膜结构，共41层。
(4)当最后一层ZrO2膜达到设计的厚度时，关闭电子枪蒸发束流和高真空，完成组合型紫外反射膜的制备。
(5)光谱性能测量：测试仪器为Lambda950分光光度计，测试方法参考GB/T 2680-1994，入射角8°，测量波长为200～2500nm，测试量为反射率。
图3是HfO2/ZrO2/SiO2反射膜的反射率光谱曲线，在240-400nm范围内具有高反射率，该波段范围内平均高达99.6％，带宽较大。
本实施例的反射膜高反射率带宽比常规薄膜(中国光学，2016，9，649-655，紫外光反射率为99.2％，带宽为180-205nm)更大，应用范围更广。
(6)耐久性测试：对本实施例的反射膜进行耐酸碱试验、湿热老化试验及紫外光暴晒试验，试验方法分别参考GB/T 18915.1、GB/T 2423.3及GB/T 16422.3，耐酸碱试验24h、湿热老化1000h、紫外光暴晒1000h后，试验前后参考GB/T2680-1994进行光谱性能测试，获取其在在240～400nm范围内的算术平均值，耐酸碱试验、湿热试验、紫外光暴晒试验前后其紫外波段平均反射率基本不变，波动范围≤0.03％。
紫外辐照试验中，总紫外辐照量计算公式如实施例1中的式(1)所示。以琼海湿热环境为例，户外一年的总紫外辐照量为240MJ/m2；实验室试验1000h的紫外辐照量约为150MJ/m2，紫外光反射率下降0.03％，以紫外光反射率下降5％为服役寿命终点，反射膜在琼海户外的服役寿命约为60年。本申请先期的试验中，金属铝膜在户外服役1年后，紫外光平均反射率从99％下降至68％。因此，组合型反射膜具有高耐久性，长服役寿命。
实施例3
本实施例提供的组合型反射膜，包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述底部膜层由交替沉积不同光学厚度的HfO2和SiO2组成，所述中部膜层由交替沉积不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料形成，所述高折射率材料为HfO2和ZrO2，所述低折射率材料为SiO2，所述顶部膜层由交替沉积不同光学厚度的ZrO2和SiO2组成。
底部膜层结构为(aHbL)10(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料HfO2，a、c、d为HfO2光学厚度系数，分别是0.16、0.19及0.24，HfO2膜层的物理厚度则分别为22nm、30nm、40nm；L为低折射率材料SiO2，b为SiO2的光学厚度系数0.25，膜层物理厚度则为55nm。底部膜层结构膜层总数为60层，总物理厚度为2.6μm。
底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层交替的HfO2/ZrO2及SiO2中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料ZrO2，总光学厚度系数i+j＝0.27，HfO2和ZrO2的物理厚度分别为14nm和26nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.24，膜层物理厚度为55nm。中部膜层结构膜层数为20，总物理厚度为1.0μm。
顶部膜层结构为(eAbL)10eA，A为高折射率材料ZrO2，e为ZrO2的光学厚度系数0.32，膜层物理厚度为49nm；L为低折射率材料SiO2，b则为SiO2的光学厚度系数0.24，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层数为21，总物理厚度为1.0μm。
以8度角入射，HfO2/ZrO2/SiO2组合型高紫外反射膜(波段240～400nm，平均反射率＞96.3％)为例，进一步说明结构调控时膜层数对反射膜紫外反射率、高反射带宽及耐久性提升的重要性，该方法包括以下步骤：
(1)反射膜的设计：基于光学薄膜设计软件(如Essential Macleod、Optilayer、TFCalc)构建HfO2/ZrO2/SiO2组合型紫外反射膜，反射膜结构分为三层，分别为用于紫外反射的底部膜层、中部膜层及用于提高耐久性的顶部膜层。
具体的，底部膜层结构为(aHbL)10(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料HfO2，a、c、d为HfO2光学厚度系数，分别是0.16、0.19及0.24，HfO2膜层的物理厚度则分别为22nm、30nm、40nm；L为低折射率材料SiO2，b为SiO2的光学厚度系数为0.25，膜层物理厚度为55nm。底部膜层结构膜层总数为60层，总物理厚度为2.6μm。
具体的，底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层HfO2/ZrO2及SiO2中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料ZrO2，总光学厚度系数i+j＝0.27，HfO2和ZrO2的物理厚度分别为14nm和26nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.24，膜层物理厚度为55nm。中部膜层结构膜层数为20，总物理厚度约为1.0μm。
具体的，所述顶部膜层结构为(eAbL)10eA，A为高折射率材料ZrO2，e为ZrO2的光学厚度系数0.32，膜层物理厚度为49nm；L为低折射率材料SiO2，b则为SiO2的光学厚度系数0.24，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层数为21，总物理厚度为1.0μm。
(2)基片的预处理：以乙醇/乙醚混合液(2:1)对于单面抛光的硼酸盐玻璃进行擦拭，然后以超声清洗器清洗干净；
(3)反射膜的制备：将基体加热至220℃，抽真空至8×10-4Pa，通过等离子体辅助电子束蒸发沉积技术(PIAD)在基片上进行组合型反射膜的制备。
首先底部反射膜层的制备：打开电子枪高压和蒸发束流，在基片上通过先交替沉积不同光学厚度的HfO2和SiO2膜；第一层膜为HfO2，物理厚度为22nm，当HfO2厚度比设置的小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再逐渐增加SiO2的沉积速率，物理厚度为55nm，交替沉积各10层；然后，依次交替沉积物理厚度为30nm的HfO2和55nm的SiO2各10层，40nm的HfO2和55nm的SiO2各10层，完成“反射率底部”反射膜的制备，总层数60层，总厚度约为2.6μm。
然后是中部膜层的沉积：首先是HfO2膜层的沉积，物理厚度为14nm，当HfO2厚度比设置的厚度小3～5nm时，逐渐减小其沉积速率，同时开始沉积ZrO2膜，物理厚度为26nm，HfO2/ZrO2的总物理厚度为40nm；然后再沉积物理厚度为55nm的SiO2低折射率膜层，HfO2/ZrO2与SiO2膜交替出现形成中部膜层，膜层数共20层，总厚度约为1.0μm。
顶部膜层结构是在中部膜层沉积结束后进行，在其最后一层SiO2膜沉积速率将至0后，逐渐增加ZrO2膜的沉积速率，物理厚度为49nm，当厚度比设置的厚度小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再开展物理厚度为55nm的SiO2膜的镀制，各10层；最后再沉积一层光学厚度系数为49nm的ZrO2膜，形成顶部反射膜结构，共21层。
(4)当最后一层ZrO2膜达到设计的厚度时，关闭电子枪蒸发束流和高真空，完成组合型紫外反射膜的制备。
(5)光谱性能测量：测试仪器为Lambda950分光光度计，测试方法参考GB/T 2680-1994，入射角8°，测量波长为200～2500nm，测试量为反射率。
图4是HfO2/ZrO2/SiO2反射膜的反射率光谱曲线，在240～400nm范围内具有高反射率，该波段范围内平均高达96.3％，带宽较大。本发明的反射膜高反射率带宽比常规薄膜更大，应用范围更广。
对比例1
本实施例提供的组合型反射膜，包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述底部膜层由交替沉积不同光学厚度的HfO2和SiO2组成，所述中部膜层由交替沉积不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料形成，所述高折射率材料为HfO2和Al2O3，所述低折射率材料为SiO2，所述顶部膜层由交替沉积不同光学厚度的Al2O3和SiO2组成。
底部膜层结构为(aHbL)10(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料HfO2，a、c、d为HfO2光学厚度系数，分别是0.16、0.19及0.24，HfO2膜层的物理厚度则分别为22nm、30nm、40nm；L为低折射率材料SiO2，b为SiO2的光学厚度系数0.25，膜层物理厚度则为55nm。底部膜层结构膜层总数为60层，总物理厚度为2.6μm。
底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层交替的HfO2/Al2O3及SiO2中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料Al2O3，总光学厚度系数i+j＝0.27，HfO2和Al2O3的物理厚度分别为14nm和36nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.24，膜层物理厚度为55nm。中部膜层结构膜层数为20，总物理厚度为1.1μm。
顶部膜层结构为(eAbL)10(fAbL)10fA，A为高折射率材料Al2O3，e、f分别为Al2O3的光学厚度系数0.32及0.38，膜层物理厚度分别为62nm和74nm；L为低折射率材料SiO2，b则为SiO2的光学厚度系数0.24，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层数为41，总物理厚度为2.5μm。
以8度角入射，HfO2/ZrO2/SiO2组合型高紫外反射膜(波段250～350nm，平均反射率＞99.5％)为例，进一步说明结构调控时膜材料对反射膜紫外反射率、高反射带宽及耐久性提升的重要性，该方法包括以下步骤：
(1)反射膜的设计：基于光学薄膜设计软件(如Essential Macleod、Optilayer、TFCalc)构建HfO2/ZrO2/SiO2组合型紫外反射膜，反射膜结构分为三层，分别为用于紫外反射的底部膜层、中部膜层及用于提高耐久性的顶部膜层。
具体的，底部膜层结构为(aHbL)10(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料HfO2，a、c、d为HfO2光学厚度系数，分别是0.16、0.19及0.24，HfO2膜层的物理厚度则分别为22nm、30nm、40nm；L为低折射率材料SiO2，b为SiO2的光学厚度系数为0.25，膜层物理厚度为55nm。底部膜层结构膜层总数为60层，总物理厚度为2.6μm。
具体的，底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层HfO2/Al2O3及SiO2中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料Al2O3，总光学厚度系数i+j＝0.27，HfO2和Al2O3的物理厚度分别为14nm和36nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.24，膜层物理厚度为55nm。中部膜层结构膜层数为20，总物理厚度约为1.1μm。
具体的，所述顶部膜层结构为(eAbL)10(fAbL)10fA，A为高折射率材料Al2O3，e、f分别为Al2O3的光学厚度系数0.32及0.38，膜层物理厚度分别为62nm和74nm；L为低折射率材料SiO2，b则为SiO2的光学厚度系数0.24，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层数为41，总物理厚度为2.5μm。
(2)基片的预处理：以乙醇/乙醚混合液(2:1)对于单面抛光的硼酸盐玻璃进行擦拭，然后以超声清洗器清洗干净；
(3)反射膜的制备：将基体加热至220℃，抽真空至8×10-4Pa，通过等离子体辅助电子束蒸发沉积技术(PIAD)在基片上进行组合型反射膜的制备。
首先底部反射膜层的制备：打开电子枪高压和蒸发束流，在基片上通过先交替沉积不同光学厚度的HfO2和SiO2膜；第一层膜为HfO2，物理厚度为22nm，当HfO2厚度比设置的小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再逐渐增加SiO2的沉积速率，物理厚度为55nm，交替沉积各10层；然后，依次交替沉积物理厚度为30nm的HfO2和55nm的SiO2各10层，40nm的HfO2和55nm的SiO2各10层，完成“反射率底部”反射膜的制备，总层数60层，总厚度约为2.6μm。
然后是中部膜层的沉积：首先是HfO2膜层的沉积，物理厚度为14nm，当HfO2厚度比设置的厚度小3～5nm时，逐渐减小其沉积速率，同时开始沉积Al2O3膜，物理厚度为36nm，HfO2/Al2O3的总物理厚度为50nm；然后再沉积物理厚度为55nm的SiO2低折射率膜层，HfO2/Al2O3与SiO2膜交替出现形成中部膜层，膜层数共20层，总厚度约为1.1μm。
顶部膜层结构是在中部膜层沉积结束后进行，在其最后一层SiO2膜沉积速率将至0后，逐渐增加Al2O3膜的沉积速率，物理厚度为62nm，当厚度比设置的厚度小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再开展物理厚度为55nm的SiO2膜的镀制，各10层；然后再交替沉积物理厚度为74nm的Al2O3膜和55nm的SiO2膜各10层，最后再沉积一层光学厚度系数为74nm的Al2O3膜，形成顶部反射膜结构，共41层。
(4)当最后一层Al2O3膜达到设计的厚度时，关闭电子枪蒸发束流和高真空，完成组合型紫外反射膜的制备。
(5)光谱性能测量：测试仪器为Lambda950分光光度计，测试方法参考GB/T 2680-1994，入射角8°，测量波长为200～2500nm，测试量为反射率。
图5是HfO2/Al2O3/SiO2反射膜的反射率光谱曲线，在250-350nm范围内具有高反射率，虽然该波段范围内平均高达99.5％，但是其带宽较小。因此，不恰当的材料选择，会导致反射膜高反射率带宽变小，与常规薄膜相比，并不具备太大优势。
对比例2
本实施例提供的组合型反射膜，包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述底部膜层由交替沉积不同光学厚度的ZrO2和SiO2组成，所述中部膜层由交替沉积不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料形成，所述高折射率材料为ZrO2和Ta2O5，所述低折射率材料为SiO2，所述顶部膜层由交替沉积不同光学厚度的Ta2O5和SiO2组成。
底部膜层结构为(aHbL)10(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料ZrO2，a、c、d为ZrO2光学厚度系数，分别是0.14、0.19及0.25，ZrO2膜层的物理厚度则分别为21nm、29nm、38nm；L为低折射率材料SiO2，b为SiO2的光学厚度系数0.25，膜层物理厚度则为55nm。底部膜层结构膜层总数为60层，总物理厚度为2.5μm。
底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层交替的ZrO2/Ta2O5及SiO2中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料ZrO2，A为高折射率材料Ta2O5，总光学厚度系数i+j＝0.27，ZrO2和Ta2O5的物理厚度分别为12nm和32nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.24，膜层物理厚度为55nm。中部膜层结构膜层数为20，总物理厚度为1.0μm。
顶部膜层结构为(eAbL)10(fAbL)10fA，A为高折射率材料Ta2O5，e、f分别为Ta2O5的光学厚度系数0.32及0.38，膜层物理厚度分别为44nm和52nm；L为低折射率材料SiO2，b则为SiO2的光学厚度系数0.24，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层数为41，总物理厚度为2.1μm。
以8度角入射，ZrO2/Ta2O5/SiO2组合型紫外反射膜(波段240～400nm，平均反射率＞71.2％)为例，进一步说明结构调控时膜材料对反射膜紫外反射率、高反射带宽及耐久性提升的重要性，该方法包括以下步骤：
(1)反射膜的设计：基于光学薄膜设计软件(如Essential Macleod、Optilayer、TFCalc)构建ZrO2/Ta2O5/SiO2组合型紫外反射膜，反射膜结构分为三层，分别为用于紫外反射的底部膜层、中部膜层及用于提高耐久性的顶部膜层。
具体的，底部膜层结构为(aHbL)10(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料ZrO2，a、c、d为ZrO2光学厚度系数，分别是0.14、0.19及0.25，ZrO2膜层的物理厚度则分别为21nm、29nm、38nm；L为低折射率材料SiO2，b为SiO2的光学厚度系数为0.25，膜层物理厚度为55nm。底部膜层结构膜层总数为60层，总物理厚度为2.5μm。
具体的，底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层ZrO2/Ta2O5及SiO2中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料ZrO2，A为高折射率材料Ta2O5，总光学厚度系数i+j＝0.27，ZrO2和Ta2O5的物理厚度分别为12nm和32nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.24，膜层物理厚度为55nm。中部膜层结构膜层数为20，总物理厚度约为1.0μm。
具体的，所述顶部膜层结构为(eAbL)10(fAbL)10fA，A为高折射率材料Ta2O5，e、f分别为Ta2O5的光学厚度系数0.32及0.38，膜层物理厚度分别为44nm和52nm；L为低折射率材料SiO2，b则为SiO2的光学厚度系数0.24，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层数为41，总物理厚度为2.1μm。
(2)基片的预处理：以乙醇/乙醚混合液(2:1)对于单面抛光的硼酸盐玻璃进行擦拭，然后以超声清洗器清洗干净；
(3)反射膜的制备：将基体加热至220℃，抽真空至8×10-4Pa，通过等离子体辅助电子束蒸发沉积技术(PIAD)在基片上进行组合型反射膜的制备。
首先底部反射膜层的制备：打开电子枪高压和蒸发束流，在基片上通过先交替沉积不同光学厚度的ZrO2和SiO2膜；第一层膜为ZrO2，物理厚度为21nm，当ZrO2厚度比设置的小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再逐渐增加SiO2的沉积速率，物理厚度为55nm，交替沉积各10层；然后，依次交替沉积物理厚度为29nm的ZrO2和55nm的SiO2各10层，38nm的ZrO2和55nm的SiO2各10层，完成“反射率底部”反射膜的制备，总层数60层，总厚度约为2.5μm。
然后是中部膜层的沉积：首先是ZrO2膜层的沉积，物理厚度为12nm，当ZrO2厚度比设置的厚度小3～5nm时，逐渐减小其沉积速率，同时开始沉积Ta2O5膜，物理厚度为32nm，ZrO2/Ta2O5的总物理厚度为50nm；然后再沉积物理厚度为55nm的SiO2低折射率膜层，ZrO2/Ta2O5与SiO2膜交替出现形成中部膜层，膜层数共20层，总厚度约为1.0μm。
顶部膜层结构是在中部膜层沉积结束后进行，在其最后一层SiO2膜沉积速率将至0后，逐渐增加Ta2O5膜的沉积速率，物理厚度为44nm，当厚度比设置的厚度小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再开展物理厚度为55nm的SiO2膜的镀制，各10层；然后再交替沉积物理厚度为52nm的Ta2O5膜和55nm的SiO2膜各10层，最后再沉积一层光学厚度系数为52nm的Ta2O5膜，形成顶部反射膜结构，共41层。
(4)当最后一层Ta2O5膜达到设计的厚度时，关闭电子枪蒸发束流和高真空，完成组合型紫外反射膜的制备。
(5)光谱性能测量：测试仪器为Lambda950分光光度计，测试方法参考GB/T 2680-1994，入射角8°，测量波长为200～2500nm，测试量为反射率。
图6是ZrO2/Ta2O5/SiO2反射膜的反射率光谱曲线，在250-400nm范围内反射率较低，该波段范围内平均反射率为71.2％。因此，不恰当的材料选择会导致反射膜反射率下降，限制其进一步的应用。
对比例3
本实施例提供的组合型反射膜，包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述底部膜层由交替沉积不同光学厚度的HfO2和SiO2组成，所述中部膜层由交替沉积不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料形成，所述高折射率材料为HfO2和ZrO2，所述低折射率材料为SiO2，所述顶部膜层由交替沉积不同光学厚度的ZrO2和SiO2组成。
底部膜层结构为(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料HfO2，c、d为HfO2光学厚度系数，分别是0.19及0.24，HfO2膜层的物理厚度则分别为30nm、40nm；L为低折射率材料SiO2，b为SiO2的光学厚度系数0.25，膜层物理厚度则为55nm。底部膜层结构膜层总数为40层，总物理厚度为1.8μm。
底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层交替的HfO2/ZrO2及SiO2中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料ZrO2，总光学厚度系数i+j＝0.27，HfO2和ZrO2的物理厚度分别为14nm和26nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.24，膜层物理厚度为55nm。中部膜层结构膜层数为20，总物理厚度为1.0μm。
顶部膜层结构为(eAbL)10(fAbL)10fA，A为高折射率材料ZrO2，e、f分别为ZrO2的光学厚度系数0.32及0.40，膜层物理厚度分别为49nm和58nm；L为低折射率材料SiO2，b则为SiO2的光学厚度系数0.24，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层数为41，总物理厚度为2.2μm。
以8度角入射，HfO2/ZrO2/SiO2组合型高紫外反射膜(波段280～400nm，平均反射率＞99.0％)为例，进一步说明结构调控时膜层数对反射膜紫外反射率、高反射带宽及耐久性提升的重要性，该方法包括以下步骤：
(1)反射膜的设计：基于光学薄膜设计软件(如Essential Macleod、Optilayer、TFCalc)构建HfO2/ZrO2/SiO2组合型紫外反射膜，反射膜结构分为三层，分别为用于紫外反射的底部膜层、中部膜层及用于提高耐久性的顶部膜层。
具体的，底部膜层结构为(cHbL)10(dHbL)10，H为高折射率材料HfO2，c、d为HfO2光学厚度系数，分别是0.19及0.24，HfO2膜层的物理厚度则分别为30nm、40nm；L为低折射率材料SiO2，b为SiO2的光学厚度系数为0.25，膜层物理厚度为55nm。底部膜层结构膜层总数为40层，总物理厚度为1.8μm。
具体的，底部膜结构和顶部膜结构之间存在一层HfO2/ZrO2及SiO2中部膜层，结构为(iHjAbL)10，H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料ZrO2，总光学厚度系数i+j＝0.27，HfO2和ZrO2的物理厚度分别为14nm和26nm；L为低折射率材料SiO2，b为其光学厚度系数0.24，膜层物理厚度为55nm。中部膜层结构膜层数为20，总物理厚度约为1.0μm。
具体的，所述顶部膜层结构为(eAbL)10(fAbL)10fA，A为高折射率材料ZrO2，e、f分别为ZrO2的光学厚度系数0.32及0.40，膜层物理厚度分别为49nm和58nm；L为低折射率材料SiO2，b则为SiO2的光学厚度系数0.24，物理厚度为55nm。顶部膜层结构膜层数为41，总物理厚度为2.2μm。
(2)基片的预处理：以乙醇/乙醚混合液(2:1)对于单面抛光的硼酸盐玻璃进行擦拭，然后以超声清洗器清洗干净；
(3)反射膜的制备：将基体加热至220℃，抽真空至8×10-4Pa，通过等离子体辅助电子束蒸发沉积技术(PIAD)在基片上进行组合型反射膜的制备。
首先底部反射膜层的制备：打开电子枪高压和蒸发束流，在基片上通过先交替沉积不同光学厚度的HfO2和SiO2膜；第一层膜为HfO2，物理厚度为30nm，当HfO2厚度比设置的小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再逐渐增加SiO2的沉积速率，物理厚度为55nm，交替沉积各10层；然后，依次交替沉积物理厚度为40nm的HfO2和55nm的SiO2各10层，完成“反射率底部”反射膜的制备，总层数40层，总厚度约为1.8μm。
然后是中部膜层的沉积：首先是HfO2膜层的沉积，物理厚度为14nm，当HfO2厚度比设置的厚度小3～5nm时，逐渐减小其沉积速率，同时开始沉积ZrO2膜，物理厚度为26nm，HfO2/ZrO2的总物理厚度为40nm；然后再沉积物理厚度为55nm的SiO2低折射率膜层，HfO2/ZrO2与SiO2膜交替出现形成中部膜层，膜层数共20层，总厚度约为1.0μm。
顶部膜层结构是在中部膜层沉积结束后进行，在其最后一层SiO2膜沉积速率将至0后，逐渐增加ZrO2膜的沉积速率，物理厚度为49nm，当厚度比设置的厚度小3～5nm时逐渐减小该材料的沉积速率，直至为0，再开展物理厚度为55nm的SiO2膜的镀制，各10层；然后再交替沉积物理厚度为58nm的ZrO2膜和55nm的SiO2膜各10层，最后再沉积一层光学厚度系数为58nm的ZrO2膜，形成顶部反射膜结构，共41层。
(4)当最后一层ZrO2膜达到设计的厚度时，关闭电子枪蒸发束流和高真空，完成组合型紫外反射膜的制备。
(5)光谱性能测量：测试仪器为Lambda950分光光度计，测试方法参考GB/T 2680-1994，入射角8°，测量波长为200～2500nm，测试量为反射率。
图7是HfO2/ZrO2/SiO2反射膜的反射率光谱曲线，在280-400nm范围内具有高反射率，该波段范围内平均高达99.0％，带宽较大。与实施例2相比，由于底部膜层数量的差异，导致其高反射率带宽相对减小。本发明的反射膜高反射率带宽比常规薄膜更大，应用范围更广。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明的方法做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种组合型反射膜，其特征是包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述中部膜层由不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料交替形成，所述高折射率材料为HfO2和Ta2O5或HfO2和ZrO2，所述低折射率材料为SiO2，所述顶部膜层由不同光学厚度的Ta2O5和SiO2交替沉积形成，或所述顶部膜层由不同光学厚度的ZrO2和SiO2交替沉积形成。
2.根据权利要求1所述的组合型反射膜，其特征是：所述底部膜层用于提高短波紫外光反射率，所述底部膜层由不同光学厚度的HfO2和SiO2交替形成，所述底部膜层的结构为(aHbL)x(cHbL)y(dHbL)z，其中H为高折射率材料HfO2，L为低折射率材料SiO2，a、c、d均为H的光学厚度系数，b为L的光学厚度系数，x、y和z则为膜层数。
3.根据权利要求2所述的组合型反射膜，其特征是：所述a的数值大小为0.10～0.20，所述b的数值大小为0.20～0.30，所述c的数值大小0.15～0.25，所述d的数值大小为0.20～0.30，所述x、y、z的数值大小均为5～15，所述底部膜层的物理厚度为2.00～3.00μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的组合型反射膜，其特征是：所述中间膜层用于提高中波紫外光反射率，所述中间膜层的结构为(iHjAbL)w，其中H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料Ta2O5或ZrO2，i和j分别为H和A的光学厚度系数，L为低折射率材料SiO2，b为L的光学厚度系数，w则为膜层数。
5.根据权利要求4所述的组合型反射膜，其特征是：所述i的数值大小为0.05～0.15，所述j的数值大小为0.15～0.30，所述b的数值大小为0.20～0.30，所述w的数值大小为5～15，所述中部膜层的物理厚度为0.80～1.50μm。
6.根据权利要求4所述的组合型反射膜，其特征是：所述顶部膜层用于提高长波紫外光反射率和耐久性，所述顶部膜层结构为(eAbL)u(fAbL)vfA，其中A为高折射率材料Ta2O5或ZrO2，L为低折射率材料SiO2，e、f均为A的光学厚度系数，b为L的光学厚度系数，u、v则为膜层数。
7.根据权利要求6所述的组合型反射膜，其特征是：所述e的数值大小0.20～0.35，所述f的数值大小为0.30～0.40，所述b的数值大小为0.20～0.30，所述u、v的数值大小均为5～15，所述顶部膜层的物理厚度为1.5～2.5μm。
8.权利要求1-7任一项所述组合型反射膜的制备方法，其特征是包括以下步骤：基片选取，在所述基片上采用等离子体辅助电子束蒸发沉积法依次进行底部膜层沉积、中部膜层沉积和顶部膜层沉积，获得组合型反射膜。
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