一種基于納米刻蝕的日盲紫外增透膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于納米刻蝕的日盲紫外增透膜，具體涉及一種采用納米刻蝕的日盲紫外增透膜的結(jié)構(gòu)和工藝的設(shè)計，本發(fā)明屬于薄膜技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于地球的特殊環(huán)境，當(dāng)太陽光照射到地球時，大氣層中存在的大量臭氧會吸收掉200-300nm波段的紫外光波，使其難以到達地球表面。這樣的吸收使得這一波段在近地表面的監(jiān)測有了極大的困難，形成了所謂的特殊的盲區(qū)，即“日盲區(qū)”。日盲紫外波段的光子能量極高的性能適合對微弱信號的探測，這樣的特性使許多依賴紫外波段的探測器發(fā)展越來越迅速，紫外波段的探測在近年已延伸到軍用、醫(yī)療等領(lǐng)域。作為日盲紫外探測器中的重要組成部分，增透膜可以增加光學(xué)元件的光強透過率，減小反射，提高成像系統(tǒng)中成像的襯度和質(zhì)量。隨著日盲紫外探測器的發(fā)展，對增透膜性能指標(biāo)的要求也越來越高。
[0003]增透膜制備方法常見的主要有物理氣相沉淀法(PVD)、化學(xué)氣相沉淀法(CVD)和溶膠-凝膠法(Sol-gel)。物理氣相沉淀法存在耗能大、較難獲得的晶體結(jié)構(gòu)的薄膜，且所形成的的薄膜附著性較差，工藝不具備良好的重復(fù)性等缺點。化學(xué)氣相沉淀法盡管可制備金屬薄膜、非金屬薄膜及多組分合金薄膜，成膜速度快，但是反應(yīng)所需溫度高達1000°C，難以實現(xiàn)，同時此溫度下會對膜材料產(chǎn)生反應(yīng)，限制了鍍膜基材的種類，因此CVD法受到使用范圍的限制。溶膠-凝膠法雖然設(shè)備簡單，工作環(huán)境要求較低，能耗低，易于大面積鍍膜，但是其反應(yīng)過程受到多種因素的干擾，如反應(yīng)物的濃度比、濕度、PH值等，凝膠的孔徑和比表面積會因此受到影響，進而影響其材料的性能，同時，利用此方法制備薄膜時，厚度和均勻性難以精確控制。
[0004]針對上述薄膜制備方法存在的缺陷，本發(fā)明在真空蒸發(fā)鍍膜基礎(chǔ)上，結(jié)合納米刻蝕法，實現(xiàn)對增透膜的厚度和表面均勻性的精確控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于納米刻蝕的日盲紫外增透膜的結(jié)構(gòu)和工藝，以此來提高日盲紫外增透膜的透過率。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種基于納米刻蝕的日盲紫外增透膜的結(jié)構(gòu)和工藝，包括以下步驟:
[0007](I)選取紫外級熔石英(JGSl)作為基底；
[0008](2)在基底上鍍制第一層膜材料之前對基底進行清洗，先將基底放入丙酮溶液和乙醇溶液中分別超聲20分鐘，然后再用300eV的離子清洗5分鐘；
[0009](3)采用真空蒸發(fā)鍍膜法制備第一層薄膜，膜料為低折射率氟化物MgF2、AlF3的一種或兩種混合，沉積時基底的烘烤溫度為295°C，真空度保持在6 X 10?,離子轟擊時真空度為1.5Pa，轟擊電壓為800V負高壓，轟擊時間持續(xù)20min ；
[0010](4)采用納米刻蝕法一一掃描探針顯微鏡(SPM)法在第一層薄膜上誘導(dǎo)局域氟化，減小膜面的缺陷密度；
[0011](5)重復(fù)步驟(3)，膜料為高折射率氟化物L(fēng)aF3、NdF3的一種或兩種混合，進行第二層膜的鍍制；
[0012](6)重復(fù)步驟(4)，對第二層膜的表面缺陷密度優(yōu)化；
[0013](7)重復(fù)步驟(3)，膜料仍為低折射率氟化物MgF2、AlF3的一種或兩種混合，進行第三層膜的鍍制；
[0014](8)重復(fù)步驟(4)，對第三層膜的表面缺陷密度優(yōu)化；
[0015](9)冷卻后檢驗包裝。
【附圖說明】
[0016]圖1、2、3分別為不同的膜材料的薄膜結(jié)構(gòu)示意圖
[0017]圖4為實施例1中制備的增透膜的透光率
[0018]圖5為實施例2中制備的增透膜的透光率
[0019]圖6為實施例3中制備的增透膜的透光率
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細說明。
[0021]實施例1
[0022](I)選取紫外級熔石英(JGSl)作為基底；
[0023](2)在基底上鍍制第一層膜材料之前對基底進行清洗，先將基底放入丙酮溶液和乙醇溶液中分別超聲20分鐘，然后再用300eV的離子清洗5分鐘；
[0024](3)采用真空蒸發(fā)鍍膜法制備第一層薄膜，膜料為低折射率氟化物MgF2,沉積時基底的烘烤溫度為295°C，真空度保持在6 X 10_3Pa，離子轟擊時真空度為1.5Pa，轟擊電壓為800V負高壓，轟擊時間持續(xù)20min ；
[0025](4)采用納米刻蝕法一一掃描探針顯微鏡(SPM)法在第一層薄膜上誘導(dǎo)局域氟化，減小膜面的缺陷密度；
[0026](5)重復(fù)步驟(3)，膜料為高折射率氟化物L(fēng)aF3,進行第二層膜的鍍制；
[0027](6)重復(fù)步驟⑷，對第二層膜的表面缺陷密度優(yōu)化；
[0028](7)重復(fù)步驟(3)，膜料為低折射率氟化物MgF2,進行第三層膜的鍍制；
[0029](8)重復(fù)步驟(4)，對第三層膜的表面缺陷密度優(yōu)化；
[0030](9)冷卻后檢驗包裝。
[0031]實施例2
[0032](I)選取紫外級熔石英(JGSl)作為基底；
[0033](2)在基底上鍍制第一層膜材料之前對基底進行清洗，先將基底放入丙酮溶液和乙醇溶液中分別超聲20分鐘，然后再用300eV的離子清洗5分鐘；
[0034](3)采用真空蒸發(fā)鍍膜法制備第一層薄膜，膜料為低折射率氟化物AlF3,沉積時基底的烘烤溫度為295°C，真空度保持在6 X 10_3Pa，離子轟擊時真空度為1.5Pa，轟擊電壓為800V負高壓，轟擊時間持續(xù)20min ；
[0035](4)采用納米刻蝕法一一掃描探針顯微鏡(SPM)法在第一層薄膜上誘導(dǎo)局域氟化，減小膜面的缺陷密度；
[0036](5)重復(fù)步驟(3)，膜料為高折射率氟化物NdF3,進行第二層膜的鍍制；
[0037](6)重復(fù)步驟⑷，對第二層膜的表面缺陷密度優(yōu)化；
[0038](7)重復(fù)步驟(3)，膜料為低折射率氟化物AlF3,進行第三層膜的鍍制；
[0039](8)重復(fù)步驟(4)，對第三層膜的表面缺陷密度優(yōu)化；
[0040](9)冷卻后檢驗包裝。
[0041]實施例3
[0042](I)選取紫外級熔石英(JGSl)作為基底；
[0043](2)在基底上鍍制第一層膜材料之前對基底進行清洗，先將基底放入丙酮溶液和乙醇溶液中分別超聲20分鐘，然后再用300eV的離子清洗5分鐘；
[0044](3)采用真空蒸發(fā)鍍膜法制備第一層薄膜，膜料為低折射率氟化物MgFjP AlF 3的混合，混合比例為1: 1，沉積時基底的烘烤溫度為295°c，真空度保持在6X10_3Pa，離子轟擊時真空度為1.5Pa，轟擊電壓為800V負高壓，轟擊時間持續(xù)20min ；
[0045](4)采用納米刻蝕法一一掃描探針顯微鏡(SPM)法在第一層薄膜上誘導(dǎo)局域氟化，減小膜面的缺陷密度；
[0046](5)重復(fù)步驟(3)，膜料為高折射率LaFjP NdF 3，混合比例為1: 1，進行第二層膜的鍍制；
[0047](6)重復(fù)步驟(4)，對第二層膜的表面缺陷密度優(yōu)化；
[0048](7)重復(fù)步驟(3)，膜料為低折射率氟化物MgFjP AlFj^混合，混合比例為1: 1，進行第三層膜的鍍制；
[0049](8)重復(fù)步驟⑷，對第三層膜的表面缺陷密度優(yōu)化；
[0050](9)冷卻后檢驗包裝。
[0051]上述實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明的構(gòu)思和保護范圍進行限定，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
【主權(quán)項】
1.一種基于納米刻蝕的日盲紫外增透膜，其特征在于:包括以下步驟: (1)選取紫外級融石英(JGSl)作為基底； (2)在基底上鍍制第一層膜材料之前對基底進行清洗，先將基底放入丙酮溶液和乙醇溶液中分別超聲20分鐘，然后再用300eV的離子清洗5分鐘； (3)采用真空蒸發(fā)鍍膜法制備第一層薄膜，膜料為MgF2、AlF3的一種或兩種混合，沉積時基底的烘烤溫度為295°C，真空度保持在6X10_3Pa，離子轟擊時真空度為1.5Pa，轟擊電壓為800V負高壓，轟擊時間持續(xù)20min ； (4)采用納米刻蝕法一一掃描探針顯微鏡(SPM)法在第一層薄膜上誘導(dǎo)局域氟化，減小膜面的缺陷密度； (5)重復(fù)步驟(3)，膜料為LaF3、NdF3的一種或兩種混合，進行第二層膜的鍍制； (6)重復(fù)步驟(4)，對第二層膜的表面缺陷密度優(yōu)化； (7)重復(fù)步驟(3)，膜料仍為MgF2、AlF3的一種或兩種混合，進行第三層膜的鍍制； (8)重復(fù)步驟(4)，對第三層膜的表面缺陷密度優(yōu)化； (9)冷卻后檢驗包裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于納米刻蝕的日盲紫外增透膜，其特征在于:步驟(I)選取的基底是紫外級熔石英，符合日盲紫外波段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于納米刻蝕的日盲紫外增透膜，其特征在于:對基底進行清洗時，先用丙酮溶液和乙醇溶液超聲20分鐘，然后再用300ev的離子清洗5分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于納米刻蝕的日盲紫外增透膜，其特征在于:鍍膜方法是在真空蒸發(fā)鍍膜法的基礎(chǔ)上結(jié)合采用納米刻蝕法一一掃描探針顯微鏡(SPM)法在第一層薄膜上誘導(dǎo)局域氟化，減小膜面的缺陷密度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于納米刻蝕的日盲紫外增透膜，其特征在于:膜材料選取適合日盲紫外波段的氟化物，MgF2^AlF3, LaFjP NdF 3，整個膜系結(jié)構(gòu)屬于LHL型。
6.一種由權(quán)利要求1所述的基于納米刻蝕的日盲紫外增透膜，其特征在于:所述的日盲紫外增透膜適用于依賴整個紫外波段的探測器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于納米刻蝕的日盲紫外增透膜，屬于薄膜技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：(1)選取紫外級熔石英(JGS1)作為基底；(2)基底清洗；(3)真空蒸發(fā)鍍膜法鍍第一層膜；(4)納米刻蝕法優(yōu)化第一層膜；(5)真空蒸發(fā)鍍膜法鍍第二層膜；(6)納米刻蝕法優(yōu)化第二層膜；(7)真空蒸發(fā)鍍膜法鍍第三層膜；(8)納米刻蝕法優(yōu)化第三層膜；(9)冷卻后檢驗包裝。本發(fā)明的日盲紫外增透膜選取適合紫外波段的氟化物，在真空蒸發(fā)鍍膜法的基礎(chǔ)上結(jié)合納米刻蝕法，減小膜面缺陷密度，適合依賴整個紫外波段的探測器，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。
【IPC分類】G02B1-11
【公開號】CN104834025
【申請?zhí)枴緾N201510102141
【發(fā)明人】陳亮, 蘇玲愛, 沈洋, 徐珍寶, 周占春, 金尚忠, 董艷燕, 石巖, 楊凱, 鄒細勇
【申請人】中國計量學(xué)院
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月9日