[發明專利]一種DLC紅外抗反射保護膜及其制備方法

無效

• 申請號: 200810045240.8
• 申請日: 2008-01-23
• 公開（公告）號: CN101464528A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 黃寧康;代海洋;陳劍瑄
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G02B1/11
• 分類號: G02B1/11;C23C14/35;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/54
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一、技術領域

本發明涉及一種DLC紅外抗反射保護膜及其制備方法。該紅外抗反射保護膜通過非平衡磁控濺射法成膜于紅外透明光學元件的入射面或入射面與出射面上，使入射面的反射光量得到降低，該紅外抗反射膜在較寬的紅外波段具有較好的抗反射效果，同時該膜層具有耐磨抗蝕的作用。

二、背景技術

抗反射膜已廣泛用于減少空氣和光學元件邊界光線反射的光學領域。照相機鏡頭、液晶顯示器、汽車窗玻璃、太陽能電池、紅外探測等便是這類應用的例子。

紅外窗口是探測器紅外探測等的前置保護部件，ZnSe、Ge、ZnS等是重要的紅外窗口材料。由于探測器經常使用在惡劣的自然環境中，會受到各種塵粒和雨滴的沖蝕，導致紅外窗口表面裂紋、腐蝕坑等的嚴重損傷，降低了紅外透過率和材料強度，影響其探測。再者，紅外窗口材料本身有一定的紅外反射率，為了減少其在工作波段的反射量，要求在其表面鍍制抗反射保護膜，同時起到耐磨抗蝕的保護作用。

類金剛石薄膜(Diamond-Like?Carbon)簡稱DLC薄膜，是一類物理化學性質類似于金剛石且具有獨特性能的亞穩態非晶碳膜。DLC膜的硬度高，耐磨、抗擦傷能力強，耐腐蝕性好，是理想的表面保護涂層，并且DLC膜具有較高的光學透過率(尤其是在短波紫外、整個紅外波段)，微觀表面十分光滑，光散射吸收小，其折射率依沉積技術和沉積條件的不同可在很寬的范圍內變化，一般在1.7-2.5之間。因此，通過調節DLC膜的折射率，可滿足不同紅外透明光學元件抗反射涂層的要求。DLC膜在紅外光學中的應用已有學者進行過研究。專利號為87105946.0的專利(申請專利公開號為CN1033653A)，以丁烷和氬氣作為放電氣體，在射頻電壓下產生輝光放電，使氣體電離，在電場力作用下，使正離子撞擊到負電極，在基體Ge襯底上沉積的類金剛薄膜，使8-11.5μm范圍內的平均透射率≥90％。專利號為92108354.8的專利(申請專利公開號為CN1076552A)采用高頻等離子體氣相淀積法在碲鎘汞(HgCdTe)材料的上沉積單層DLC薄膜，使8～14μm波段的紅外透射率平均提高了16％。但是以上兩專利存在一個相同的問題：透過波段較窄。

非平衡磁控濺射技術與其他成膜方式相比，具有高速、低溫的特點，因此該方法比較經濟、高效，并且，薄膜與基體之間的附著性能高。本發明采用非平衡磁控濺射法在ZnSe基體上鍍DLC紅外抗反射保護膜，使膜系在較寬的紅外范圍內具有較好的抗反射效果，同時DLC膜具有較好的耐磨抗蝕的能力。尚未見在ZnSe基體上采用非平衡磁控濺射技術制備DLC膜作為紅外抗反射保護膜的專利報道。

三、發明內容

本發明的目的是提供一種DLC紅外抗反射保護膜及其制備方法。所述的紅外抗反射保護膜在較寬紅外波段具有抗反射效果的同時，提供耐磨抗蝕的保護。

為了實現上述目的，本發明的抗反射保護膜采用如下結構。

本發明的DLC抗反射保護膜成膜于ZnSe基體的入射面或者入射面與出射面上，以降低入射光線的反射光量，所述抗反射保護膜的特征在于，其具有二層薄膜沉積而成的結構：在ZnSe基體的表面上順次沉積高折射率和低折射率的類金剛石(DLC)薄膜。高折射率和低折射率DLC膜的折射率分別為n₁和n₂，其厚度分別為d₁＝0.25λ/n₁，d₂＝0.25λ/n₂。第一層高折射率(n₁)DLC膜的折射率為1.8-2.5，第二層低折射率DLC膜的折射率n₂至少比第一層DLC薄膜的折射率n₁小0.1(λ為該紅外抗反射膜的中心抗反射波長)。在ZnSe基體上沉積的DLC膜為雙層膜，可以單面雙層膜也可以雙面雙層膜。

本發明的在ZnSe基體上沉積DLC抗反射保護膜的方法，是采用非平衡磁控濺射法(包括射頻、中頻非平衡磁控濺射法)，以石墨(C)為靶源，以碳化物氣體(包括甲烷、乙炔、丁烷)和氬氣的混合氣體為放電氣體或以純氬氣為放電氣體。拋光了的ZnSe在沉積前進行清洗、吹干、離子束濺射或反濺清洗等預處理；沉積DLC增透保護膜時，真空度在0.1Pa～2Pa之間，基體溫度為25℃～150℃，中頻電流為50mA～400mA，基體偏壓為0V～-400V，進氣分壓比例[CH₄/(CH₄+Ar)]為1/6～5/6，通過控制中頻功率、偏壓和進氣分壓比例這些沉積參數獲得所需要折射率的DLC膜。通過控制沉積時間獲得所需要的膜層厚度，一般單層膜沉積時間為15～30分鐘。