[發明專利]一種用于激光晶體的光學薄膜結構及其制備方法

無效

• 申請號: 200910045114.7
• 申請日: 2009-01-09
• 公開（公告）號: CN101478109A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 李效民;何西亮;吳潔華;宋力昕;高相東
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01S3/042
• 分類號: H01S3/042;H01S3/16;H01S3/0941
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1、一種用于激光晶體的光學薄膜結構，其特征在于在介質/金屬的復合膜之間增加一層硬質緩沖層薄膜，所述的緩沖層薄膜是與熱導率高的金屬復合膜系相匹配的材料。

2、按權利要求1所述的用于激光晶體的光學薄膜結構，其特征在于所述的緩沖層薄膜為TiN、AlN或SiC，所述的金屬膜為Pt或Au。

3、按權利要求1或2所述的用于激光晶體的光學薄膜結構，其特征在于所述的緩沖層薄膜為TiN。

4、按權利要求3所述的用于激光晶體的光學薄膜結構，其特征在于所述的緩沖層薄膜的厚度為50-200nm。

5、按權利要求3所述的用于激光晶體的光學薄膜結構，其特征在于在緩沖成薄膜的上面再沉積一層金屬鈦膜，以利于高功率激光器產生的熱量及時被冷卻源帶走。

6、制備如權利要求1-4中任一項所述的用于激光晶體的光學薄膜結構的方法，其特征在于制備工藝是：

首先，將已經鍍好介質膜的基片放入超高真空薄膜生長室中，在一定的壓力與溫度氣氛下，利用電子束系統將緩沖層顆粒熔融并使其蒸發沉積到襯底架上的介質薄膜上，然后再在氮化鈦薄膜上接著生長高熱導率的金屬薄膜，完成介質/金屬膜合系的制作過程。

7、按權利要求6所述的用于激光晶體的光學薄膜結構的制作方法，其特征在于：

(a)膜料準備：將需要鍍制的TiN緩沖層膜料通過真空燒結方法制備成圓柱等顆粒狀形狀，便于吸收電子束熔融蒸發生長成薄膜。

(b)襯底準備：襯底分為普通載玻片、光學常用玻璃k9玻璃、石英玻璃、單晶硅襯底或Nd:YAG襯底；對于玻璃襯底，首先以堿溶液對其表面重復二次進行超聲處理，然后利用無水乙醇重復二次超聲，最后用去離子水超聲；對于單晶硅襯底，首先以1：1氫氟酸去除表面的氧化層，然后再以丙酮、乙醇和去離子水依次漂洗；處理好的襯底置于真空干燥器中備用；

(c)薄膜生長：具體分為如下幾個步驟：

①將步驟a所述的鍍制膜料和步驟b清洗后的襯底置于真空室中，多層膜的不同膜料分別置于不同坩堝之中；

②利用機械泵和渦輪分子泵對真空室抽背地真空至5×10^-4-10^-5Pa以下；

③利用程序控制溫度加熱襯底至實驗所需溫度；

④開啟等離子體源，利用N₂等離子體源對襯底進行鍍膜前的清洗，去除表面污染物，同時增強襯底與薄膜的結合力，然后利用擋板將襯底擋住，防止污染；

⑤開啟電子束控制系統，預熱電子束，然后聚焦電子束，并確定電子束的位置到膜料，預熔膜料，然后轉動坩堝位置對不同膜料分別進行預熔；

⑥開啟石英晶振控制或是光學控制的膜厚控制儀，設定需要的膜厚，加大電子束功率至沉積速度到所需要值，通入所需要的氣體，待沉積過程穩定開啟襯底擋板開始鍍膜，第一層介質膜鍍完之后轉動坩堝鍍第二層緩沖層依次至最后一層；

⑦沉積完畢，關掉電子束控制電源、外部氣體，降溫至室溫，破真空取出所生長薄膜，最后分子泵和機械泵。

8、按權利要求7所述的用于激光晶體的光學薄膜結構的制作方法，其特征在于所述的TiN緩沖層的純度為4N。

9、按權利要求7所述的用于激光晶體的光學薄膜結構的制作方法，其特征在于將所制得的薄膜進行退火處理；退火處理的溫度為400-100℃。

10、按權利要求9所述的用于激光晶體的光學薄膜結構的制作方法，其特征在于退火處理時間為0.5-24小時。