[發明專利]一種紅外窄帶輻射源及其制備方法

有效

• 申請號: 201611059137.X
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106768352B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 王少偉;郝加明;劉星星;李志偉;李華芬;許昊;陸衛;文政績;戴寧;陳效雙
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 31213 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 郭英<國際申請>=<國際公布>=<進入國

1.一種紅外窄帶輻射源，其結構包括介質布拉格反射鏡(1)、介質腔層(2)、金屬層(3)和襯底(4)；介質腔層(2)和金屬層(3)之間生長有匹配層；介質布拉格反射鏡(1)上加蓋有保護層，所述紅外窄帶輻射源的工作波長覆蓋短波1.1～3μm、中波3～6μm及長波6～15μm紅外波段；通過調節介質腔層(2)和介質布拉格反射鏡(1)光學厚度來調整窄帶輻射峰峰位，其特征在于：

所述的金屬層(3)采用金、銀、銅、鋁、鎢、鉭、錸金屬材料中的一種，金屬層膜厚遠大于輻射源向金屬內傳播的穿透深度；

所述的介質腔層(2)材料為鍺、硅、硫化鋅或一氧化硅在輻射波段具有弱吸收性質的半導體或化合物材料；

所述的介質布拉格反射鏡(1)由輻射波段弱吸收的高折射率和低折射率材料交替生長形成，所述的介質布拉格反射鏡(1)中的最外層為所述低折射率材料，所述紅外窄帶輻射源工作波長在所述短波紅外波段時所述高折射率材料和低折射率材料分別為氧化鉿和二氧化硅；所述紅外窄帶輻射源工作波長在所述中波紅外波段時所述高折射率材料和低折射率材料分別為硅和一氧化硅，所述紅外窄帶輻射源工作波長在所述長波紅外波段時所述高折射率材料為鍺，低折射率材料為硫化鋅或硒化鋅；

用于實現介質腔層(2)和金屬層(3)之間應力匹配，增強粘附性的所述的匹配層為鉻、鈦或鎳金屬層；

用于保護易氧化的介質腔層(2)和介質布拉格反射鏡(1)使其不易氧化變性，并可實現減反增透效果的所述的保護層材料是氮化硅或二氧化硅耐腐蝕抗氧化材料。

2.一種制備如權利要求1所述的一種紅外窄帶輻射源的方法，其特征在于包括以下步驟：

1)膜系設計，利用膜系設計工具Coating Designer(CODE)或Thin film Calculator(TFC)設計膜系，膜系自上而下依次是介質布拉格反射鏡(1)、介質腔層(2)、金屬層(3)和襯底(4)，為了使得膜系透過率為0，金屬層膜厚遠大于輻射源向金屬內傳播的穿透深度，其中金屬層和介質布拉格反射鏡之間插入匹配層，使得它們應力匹配，而介質布拉格反射鏡上覆蓋保護層；通過調節介質腔層(2)和介質布拉格反射鏡(1)光學厚度來調整窄帶輻射峰峰位；

2)通過蒸發或者濺射的方法制備金屬薄膜，采用磁控濺射、電子束蒸發或雙離子束濺射的方法來制備金屬薄膜；為了使得膜系透過率為零，金屬層膜厚遠大于輻射源向金屬內傳播的穿透深度，金屬薄膜具有紅外寬帶高反效果；

3)根據步驟1)膜系設計的結果，在金屬薄膜上制備匹配層，所述匹配層材料為鉻或鈦或鎳，采用磁控濺射、電子束蒸發或雙離子束濺射的方法制備鉻或鈦或鎳薄膜，所述匹配層的厚度在1～20nm之間，既可以保證原有金屬薄膜高反特性，又可大大增加介質層與金屬層之間粘附性；

4)根據步驟1)膜系設計的結果，通過蒸發或者濺射的方法制備介質腔層和介質布拉格反射鏡；通過磁控濺射、雙離子束濺射或電子束蒸發的方法來制備介質腔層和介質布拉格反射鏡，通過晶控或者光控來控制各層介質薄膜的厚度；通過調整布拉格反射鏡或介質腔層的厚度可以調整輻射峰的波長；

5)根據步驟1)膜系設計的結果，在膜系上制備保護層，所述保護層材料為氮化硅、二氧化硅；

6)上述窄帶紅外輻射光源襯底為硅、鍺、二氧化硅或具有柔性特質的聚四氟乙烯。