[發明專利]具有高反射率內壁的微孔光學元件及其制備方法

有效

• 申請號: 201610856017.6
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106548821B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 金戈;邱祥彪;叢曉慶;張正君;王健;張智勇;趙慧民;李婧雯;孫賽林;裴晶
• 申請（專利權）人: 北方夜視技術股份有限公司
• 主分類號: G21K1/06
• 分類號: G21K1/06;C23C16/40;C23C16/18;C23C16/455
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 王菊花

1.一種具有高反射率內壁的微孔光學元件，其特征在于，包括作為基底的密集排列的方形微孔曲面陣列，以及在所述方形微孔曲面陣列的方形微孔內壁表面覆蓋的復合薄膜；

所述復合薄膜由兩種材料通過一定的方式形成復合結構，其中，材料層A為氧化鋁，材料層B為金屬，包括金屬鉑Pt與金屬鎳Ni中的一種；

所述復合結構為材料層A和材料層B的周期疊層結構ABAB…ABAB，其中A層厚度包括5nm、10nm和20nm，其中B層厚度包括5nm，10nm，疊層次數包括5次、10次和20次。

2.根據權利要求1所述的具有高反射率內壁的微孔光學元件，其特征在于，所述方形微孔曲面陣列的尺寸為50mm*50mm，方形微孔曲面陣列中微孔形狀為邊長10um的正方形，相鄰微孔之間的孔間距為12um，微孔的深度為0.8mm，方形微孔曲面陣列構造為一球面形狀，曲率半徑為1m。

3.一種使用原子層沉積技術制作高反射率微孔光學元件的方法，其特征在于，包括：

提供一作為基底的密集排列的方形微孔曲面陣列；

在所述方形微孔曲面陣列的方形微孔內壁表面使用原子層沉積技術制備復合薄膜，其中所述復合薄膜由兩種材料通過一定的方式形成復合結構，其中，材料層A為氧化鋁，材料層B為金屬，包括金屬鉑Pt與金屬鎳Ni中的一種；

所述復合結構為材料層A和材料層B的周期疊層結構ABAB…ABAB，其中A層厚度包括5nm、10nm和20nm，其中B層厚度包括5nm，10nm，疊層次數包括5次、10次和20次。

4.根據權利要求3所述的使用原子層沉積技術制作高反射率微孔光學元件的方法，其特征在于，所述復合薄膜的制備具體包括：

[1].選取原材料

根據方形微孔曲面陣列作為薄膜覆蓋的基底，選取制備金屬鉑Pt的化學有機源材料Pt(acac)₂和高純氧氣，選取制備金屬鎳Ni的有機源材料Ni(acac)₂和高純氫氣，選取制備氧化鋁材料的有機源材料Al(CH₃)₃和H₂O，以高純氮氣作為源料的載氣和清潔氣體；

[2].制作材料層A

[2.1].清洗基底并將清洗后的基底置于反應腔的真空環境中，使用清潔氣體不斷清洗，保持反應腔體中壓力保持穩定在20～40Pa，設置反應腔溫度為250℃；

[2.2].在250℃，根據反應工藝條件向反應腔中交替通入有機源材料Al(CH₃)₃、高純氮氣、H₂O、高純氮氣，循環往復，制備出氧化鋁層，厚度由循環次數精確控制；

[3].制作材料層B

[3.1].清洗基底并將清洗后的基底置于反應腔的真空環境中，使用清潔氣體不斷清洗，保持反應腔體中壓力保持穩定在20～40Pa，設置反應腔溫度為250℃；

[3.2].在250℃，根據Pt金屬反應工藝條件向反應腔中交替通入有機源材料Pt(acac)₂、高純氮氣、高純氧氣、高純氮氣，循環往復，制備出金屬Pt層，厚度由循環次數精確控制；

或者

在250℃，根據Ni金屬反應工藝條件向反應腔中交替通入有機源材料Ni(acac)₂、高純氮氣、高純氫氣、高純氮氣，循環往復，制備出金屬Ni層，厚度由循環次數精確控制；

[4].根據需要的疊層次數，將步驟[2]與步驟[3]重復執行。

5.根據權利要求3所述的使用原子層沉積技術制作高反射率微孔光學元件的方法，其特征在于，在所述步驟[2.1]和步驟[3.1]中的清洗工藝如下：丙酮超聲5min，無水乙醇超聲2min，放烘箱內120度烘1小時。

6.根據權利要求3所述的使用原子層沉積技術制作高反射率微孔光學元件的方法，其特征在于，步驟[2.2]中氧化鋁的反應控制工藝條件為：曝露時間/清洗時間/曝露時間/清洗時間分別為5s/60s/5s/60s。

7.根據權利要求3所述的使用原子層沉積技術制作高反射率微孔光學元件的方法，其特征在于，步驟[2.3]中的Pt金屬的反應控制工藝條件為：曝露時間/清洗時間/曝露時間/清洗時間分別為80s/60s/20s/60s。