CN114214590A - 一种金属反射镜的制备方法以及金属反射镜 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例提供一种金属反射镜的制备方法以及金属反射镜，所述制备方法包括以下步骤：在衬底层的表面上依次沉积过渡层和金属层，其中，在沉积所述过渡层的过程中通入氩气和氧气，使得所述过渡层的氧含量逐步变化，在沉积所述金属层的过程中通入氧气或者氮气，使得所述金属层的氧含量或者氮含量逐步变化；在所述金属层上沉积至少一组折射层。本公开实施例能够实现高性能的反射镜的连续稳定生产，提高核心的金属层与衬底层之间的结合力，降低产品潜在的结构风险，提高生产效率。
Description
技术领域
本公开涉及一种反射装置的技术领域，特别地涉及一种金属反射镜的制备方法以及金属反射镜。
背景技术
背景技术：
金属反射镜广泛应用于复印机，投影仪，太阳能聚光发电等领域，Al是最常用的用于生产反射镜的功能层，由于金属层容易被腐蚀，所以在目前产品实际生产中需要漆膜等保护层，漆膜保护层生产工艺已经不能满足国家对于环保的要求。
后续人们尝试使用介质膜作为保护层，同时增加膜层的反射，工艺生产中一般采用蒸镀等工艺进行，蒸镀由于粒子能量只有0.2ev，所以其膜层的结合力比较差，采用此方法生产出的金属反射镜不能满足所有场合的使用，同时产能小，成本高，同时产品尺寸受限制，并不能很好地满足市场的需求。
立式磁控溅射设备由于其粒子能量平均在十几到几十电子伏特，膜层的结合力和致密性明显优于用蒸镀机生产的产品，同时能实现环保介质层对于污染漆膜保护层的替代，更加符合时代的要求。由于更大的尺寸和更高的生产效率，可以为满足客户需求。
由于Al等金属键的键能明显小于SiO2和Nb2O5的键能，所以金属和氧化物界面处的结合力依然不理想，在生产高性能产品时候，面临产品揭膜测试无法满足需求。为了改善界面结合力，同时不降低产品的反射率，研发人员进行了各种尝试，比如在生长过程中同时进行加热，虽然可以改善结合力，但同时存在膜层雾度增加，膜层散射严重，不能满足客户需求的风险。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提出了一种金属反射镜的制备方法以及金属反射镜，以解决现有技术中存在的问题。
一方面，本公开提供一种金属反射镜的制备方法，其包括以下步骤：在衬底层的表面上依次沉积过渡层和金属层，其中，在沉积所述过渡层的过程中通入氩气和氧气，使得所述过渡层的氧含量逐步变化，在沉积所述金属层的过程中通入氧气或者氮气，使得所述金属层的氧含量或者氮含量逐步变化；在所述金属层上沉积至少一组折射层。
在一些实施例中，还包括制备所述衬底层，当所述衬底层为玻璃基片时，制备所述衬底层包括通过抛光液以实现对所述玻璃基片的表面抛光以及对所述玻璃基片进行离子束清洗。
在一些实施例中，所述过渡层采用氧化硅制成，沉积所述过渡层包括在所述衬底层上设置硅并在所述过渡层的沉积过程中通入氩气和氧气以形成氧化硅。
在一些实施例中，在沉积所述过渡层的过程中通入氩气和氧气包括通过流量阀控制所述氩气和所述氧气之间的流量比例。
在一些实施例中，所述使得所述过渡层的氧含量逐步变化包括使得从所述过渡层中靠近所述衬底层的位置向远离所述衬底层的位置处的氧含量逐步降低。
在一些实施例中，沉积所述金属层包括在所述过渡层上设置金属并在所述金属层的沉积过程中通入氧气或者氮气以形成氧化物或者氮化物。
在一些实施例中，所述使得所述金属层的氧含量或者氮含量逐步变化包括使得所述金属层中从靠近所述过渡层的位置到远离所述过渡层的位置的氧含量或者氮含量逐步降低。
在一些实施例中，每组所述折射层包括低折射率层和高折射率层，所述低折射率层采用SiOx、Si-SiOx中的至少一种制成，所述高折射率层为ZnOx、NbxOx、TiOx中的至少一种制成。
在一些实施例中，还包括在所述金属层上沉积保护层，所述保护层采用镍铬合金或者铬制成。
本公开实施例还提供一种金属反射镜，其采用上述任一项的制备方法制成。
本公开实施例能够实现高性能的反射镜的连续稳定生产，提高核心的金属层与衬底层之间的结合力，降低产品潜在的结构风险，提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开一实施例的金属反射镜的制备方法的示意图。
具体实施方式
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
本公开的第一实施例提供一种金属反射镜的制备方法，所述制备方法用于在设备核心层的表面形成金属反射镜，其包括以下步骤：
S101，在衬底层的表面上沉积过渡层和金属层，其中，在沉积所述过渡层的过程中通入氩气和氧气，使得所述过渡层的氧含量逐步变化，在沉积所述金属层的过程中通入氧气或者氮气，使得所述金属层的氧含量或者氮含量逐步变化。
在本步骤中，首先需要制备衬底层，这里的所述衬底层例如可以采用玻璃基片，当然也可以采用其他材质的衬底层。在制备所述衬底层的过程中需要对例如所述玻璃基片的所述衬底层进行抛光和清洗，例如可以在清洗机的盘刷部分加入氧化铈等抛光液以实现对所述玻璃基片的表面的抛光，从而获得经过抛光的所述玻璃基片，然后将所述玻璃基片送入到真空镀膜的腔体中进行离子束清洗，从而实现所述玻璃基片的制备。
进一步地，在制备完毕的所述衬底层上沉积多膜层的结构，本公开实施例涉及的任意膜层的沉积可以采用立式磁控溅射镀膜设备实现，沉积工艺如图1所示，可以在所述立式磁控溅射镀膜设备中设置沉积不同膜层的单独沉积装置，将例如玻璃基片的所述衬底层沿箭头方向以0.5-1.5m/min之间的行进速度进入到不同的镀膜腔室中进行沉积工艺。具体地，在本步骤中，在所述衬底层的表面上沉积过渡层和金属层，其中，这里的所述过渡层用于改善所述金属层和所述衬底层之间的结合力，所述过渡层可以采用例如氧化硅等材料制成。
在沉积所述过渡层的过程中，例如采用反应溅射的方式实现氧化硅的沉积，具体地，首先在所述衬底层上设置硅(Si)，在所述过渡层的沉积过程中通入氩气和氧气以形成氧化硅(SiOx)。为此，在沉积过程中，在立式磁控溅射镀膜设备中用于沉积所述过渡层的部分设置至少两根气管，在所述气管上设置流量阀，所述气管用于向所述衬底层的方向上喷射氩气和氧气，通过所述流量阀可以控制所述氩气和所述氧气之间的流量比例。这里，所述过渡层的厚度优选为5-60nm，用于沉积所述过渡层的沉积装置的总功率为0.5-40.0kW。
在沉积所述过渡层的过程中通入氩气和氧气，使得所述过渡层的氧含量逐步变化，尤其使得从所述过渡层中靠近所述衬底层的位置向远离所述衬底层的位置处的氧含量逐步降低。为此，可以在保持通入氩气的流量始终保持不变的情况下，从所述过渡层的下部向上部沉积时通入的氧气流量逐步减小。作为优选，在沉积的所述过渡层中的下部位置时通入氧气，超过所述过渡层的一半厚度开始不再通入氧气，从而实现从所述过渡层中靠近所述衬底层的位置向远离所述衬底层的位置处的氧含量逐步降低。
在所述衬底上沉积形成所述衬底层后，在所述衬底层上沉积金属层，这里的所述金属层可以采用铝(Al)制成，当然也可以采用银(Ag)、镍(Ni)等金属制成，在所述金属层中所述金属呈氧化物或者氮化物的状态，具体地，首先在所述过渡层上设置金属，在所述金属层的沉积过程中通入氧气或者氮气以形成氧化物或者氮化物。这里的所述金属层的厚度为10.0-200.0nm，用于沉积所述金属层的沉积装置的总功率为5.0-20.0kW。
进一步地，在沉积所述金属层的过程中，例如铝的金属原子之间的金属键的结合力远远小于氧原子和金属原子之间形成的化合键的结合力，也正是由于金属键比较脆弱，会通过加热所述衬底层的方式实现所述金属层与所述过渡层以及所述衬底层之间结合力的改善，但同时也会增加所述金属层发生原子团聚以及雾度增大的风险，为此，在本步骤中，在沉积所述金属层的过程中需要通入氧气或者氮气，使得所述金属层的氧含量或者氮含量逐步变化，从而在保证所述金属反射镜的反射率合格的情况下，实现了量产过程中的最优结合力，进而提高了成品的良率。具体地，使得所述金属层中从靠近所述过渡层的位置到远离所述过渡层的位置的氧含量或者氮含量逐步降低。
通过采用上述方式制备的用于金属反射镜的膜层结构进行揭膜实验测试，其加热后的结合力达到55单位，进一步通入氧气或者氮气后的结合力到达80单位。这样不但实现膜层之间结合力增加，还能满足保证对于雾度，反射率等要求。
为此，在沉积过程中在所述立式磁控溅射镀膜设备中用于沉积所述金属层的部分设置至少一根气管，所述气管用于向所述过渡层的方向上喷射氧气或者氮气，这样当需要进行制备的所述金属反射镜的设备核心层行进到沉积所述金属层的位置上时，随着氧气或者氮气的通入，使得所述金属与氧气或者氮气发生反应以形成金属氧化物或者金属氮化物。
为了保证所述金属氧化物或者金属氮化物的形成，这里的所述气管的数量可以根据需要设置，在沉积所述金属层的过程中通入氧气或者氮气，使得所述金属层的氧含量逐步变化，尤其使得从所述金属层中靠近所述过渡层的位置向远离所述过渡层的位置处的氧含量逐步降低。为此，从所述金属层的下部向上部沉积时通入的氧气或者氮气的流量逐步减小。作为优选，在沉积的所述金属层中的下部位置时按照一定的流量通入氧气或者氮气，当沉积超过所述金属层的预定厚度开始降低通入氧气或者氮气的流量，从而实现从所述金属层中靠近所述过渡层的位置向远离所述过渡层的位置处的氧含量逐步降低。
作为一种优选，为了保证所述金属层的沉积效果，还可以在所述金属层上沉积保护层，沉积保护层的步骤可根据产品需求添加，这里的所述保护层可以采用镍铬合金(NiCr)或者铬(Cr)制成。其中，这里的所述保护层可根据最终产品的需要添加以及调节所述保护层的厚度，这里的所述保护层的厚度优选可以是5.0-50.0nm。
S102，在所述金属层上沉积至少一组折射层。
在通过上述步骤S102形成所述金属层后，在所述金属层上沉积至少一组折射层，
当然也可以在所述金属层上沉积多组折射层，例如可以根据要求反复沉积两次，三次或多次，从而形成两组、三组或者多组所述折射层。在一个实施方式中通过沉积形成两组折射层，这里的每组所述折射层包括低折射率层和高折射率层。其中，所述低折射率层为氧化物层，例如采用SiOx、Si-SiOx等，此外，用于沉积所述低折射率层的沉积装置的总功率为5.0-35.0kW，沉积形成的所述低折射率层的厚度为10-100nm；所述高折射率层为氧化物层，例如采用ZnOx、NbxOx、TiOx等，此外，用于沉积所述高折射率层的沉积装置的总功率选择为10.0-50.0kW，沉积形成的所述高折射率层的厚度为10-100nm。
本公开的第二实施例提供一种金属反射镜，其通过上述第一实施例中描述的任意一种制备方法制成。
在一个具体的实施方式中，为了制备所述金属反射镜，这里的所述金属反射镜的所述衬底层的厚度为3mm，所述过渡层的厚度为10nm，所述金属层的厚度为75nm，所述低折射率层的厚度为25nm，所述高折射率层的厚度为79nm。
为此，按照以下操作步骤执行：
(1)制备并清洗玻璃基片，在清洗机的盘刷部分加入氧化铈等抛光液，实现对玻璃基片的表面的抛光，获得抛光的玻璃表面；进入真空镀膜腔体进行离子束清洗。
(2)随后将所述玻璃基片依次进入多个镀膜腔室，首先沉积氧化硅的过渡层，设置沉积装置的总功率为10kW，沉积过渡层为10nm；
(3)将所述玻璃基片进入到用于沉积金属层的镀膜腔室中，沉积铝的金属层，设置沉积装置的总功率为10kW，沉积金属层的厚度75nm；
(4)将所述玻璃基片进入到用于沉积折射层的镀膜腔室中，沉低氧化硅的折射率层，设置沉积装置的总功率为15kW，沉积低折射率层的厚度25nm，沉低氧化锌的折射率层，设置沉积装置的总功率为40kW，沉积低折射率层的厚度79nm。
本公开实施例能够实现高性能的反射镜的连续稳定生产，提高核心的金属层与衬底层之间的结合力，降低产品潜在的结构风险，提高生产效率。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
以上对本公开多个实施例进行了详细说明，但本公开不限于这些具体的实施例，本领域技术人员在本公开构思的基础上，能够做出多种变型和修改实施例，这些变型和修改都应落入本公开所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种金属反射镜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬底层的表面上依次沉积过渡层和金属层，其中，在沉积所述过渡层的过程中通入氩气和氧气，使得所述过渡层的氧含量逐步变化，在沉积所述金属层的过程中通入氧气或者氮气，使得所述金属层的氧含量或者氮含量逐步变化；
在所述金属层上沉积至少一组折射层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括制备所述衬底层，当所述衬底层为玻璃基片时，制备所述衬底层包括通过抛光液以实现对所述玻璃基片的表面抛光以及对所述玻璃基片进行离子束清洗。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡层采用氧化硅制成，沉积所述过渡层包括在所述衬底层上设置硅并在所述过渡层的沉积过程中通入氩气和氧气以形成氧化硅。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在沉积所述过渡层的过程中通入氩气和氧气包括通过流量阀控制所述氩气和所述氧气之间的流量比例。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述使得所述过渡层的氧含量逐步变化包括使得从所述过渡层中靠近所述衬底层的位置向远离所述衬底层的位置处的氧含量逐步降低。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，沉积所述金属层包括在所述过渡层上设置金属并在所述金属层的沉积过程中通入氧气或者氮气以形成氧化物或者氮化物。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述使得所述金属层的氧含量或者氮含量逐步变化包括使得所述金属层中从靠近所述过渡层的位置到远离所述过渡层的位置的氧含量或者氮含量逐步降低。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，每组所述折射层包括低折射率层和高折射率层，所述低折射率层采用SiOx、Si-SiOx中的至少一种制成，所述高折射率层为ZnOx、NbxOx、TiOx中的至少一种制成。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括在所述金属层上沉积保护层，所述保护层采用镍铬合金或者铬制成。
10.一种金属反射镜，其采用权利要求1-9中任一项的制备方法制成。
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