[發明專利]一種完美吸收體涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201910269793.X
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109972090B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 高俊華;臧睿;曹鴻濤;胡海搏
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C14/14
• 分類號: C23C14/14;C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

1.一種完美吸收體涂層，其特征在于，自襯底向外依次包括金屬反射層、電介質層、金屬納米線陣列-陶瓷復合層、金屬納米顆粒-陶瓷復合層以及電介質減反射層；

所述金屬納米線陣列-陶瓷復合層中，金屬納米線陣列垂直分布在陶瓷相中，金屬納米線的直徑不小于3.5nm，高度不小于50nm，且與所述金屬納米線陣列-陶瓷復合層的厚度相同，相鄰金屬納米線的間距為1～15nm，金屬納米線占所述金屬納米線陣列-陶瓷復合層的體積百分數為20％～60％；

所述金屬納米顆粒-陶瓷復合層中，金屬納米顆粒彌散均勻分布于陶瓷相中，金屬納米顆粒的直徑4～15nm，占所述金屬納米顆粒-陶瓷復合層的體積百分數為5％～45％；

金屬納米顆粒材料為金、鉑、銀、鎢、銅、鋁中一者，或任意兩者組成的合金；陶瓷相為金屬氧化物、氮化物、碳化物、硼化物或二氧化硅；電介質層材料為金屬氧化物、氮化物、碳化物、硼化物或二氧化硅。

2.如權利要求1所述的完美吸收體涂層，其特征在于，所述金屬納米線陣列-陶瓷復合層中，金屬納米線直徑為4～10nm，金屬納米線之間的間距為2～7nm，金屬納米線占所述金屬納米線陣列-陶瓷復合層的體積百分數為30％～40％；所述金屬納米顆粒-陶瓷復合層中，金屬納米顆粒直徑為5～10nm，占在所述金屬納米顆粒-陶瓷復合層的體積百分數為15％～30％。

3.如權利要求1所述的完美吸收體涂層，其特征在于，所述金屬納米線陣列-陶瓷復合層的厚度為80～200nm；

所述的金屬納米顆粒-陶瓷復合層的厚度為20～100nm；

所述電介質層的厚度為3～20nm；

所述金屬反射層的厚度為100～250nm；

所述電介質減反射層的厚度為30～120nm。

4.如權利要求1所述的完美吸收體涂層，其特征在于，所述金屬反射層和金屬納米顆粒選擇相同的材料，所述電介質層和陶瓷相選擇相同的材料。

5.如權利要求1所述的完美吸收體涂層，其特征在于，金屬納米線材料為金、鉑、銀、鎢、銅、鋁中一者；金屬反射層材料為金、鉑、銀、鎢、銅、鋁中一者，或任意兩者組成的合金；電介質減反射層為二氧化硅或氧化鋁。

6.一種如權利要求1～5任一項所述的完美吸收體涂層的制備方法，包括以下步驟：

(1)預處理襯底；

(2)選取金屬和陶瓷作為靶材，控制金屬靶工作，在步驟(1)處理過的襯底表面進行磁控濺射沉積，獲得金屬反射層；然后，控制陶瓷靶工作，在金屬反射層上進行磁控濺射沉積電介質層；之后，控制金屬靶和陶瓷靶同時工作，在電介質層上依次磁控濺射沉積金屬納米線陣列-陶瓷復合層和金屬納米顆粒-陶瓷復合層，然后再沉積電介質減反射層，獲得完美吸收體涂層；

磁控濺射時，金屬靶采用脈沖、射頻或直流電源驅動，陶瓷靶采用射頻電源驅動。

7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述預處理襯底包括：

對于剛性襯底，先后用丙酮、乙醇和去離子水進行超聲清洗，然后進行加熱解吸附和等離子體濺射清洗，優化襯底表面清潔度；

對于有機物或柔性襯底，用清潔劑和去離子水進行超聲清洗，并對襯底表面活化處理。

8.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，濺射沉積金屬反射層時，金屬靶所用的功率密度范圍為3～10W/cm²；

濺射沉積電介質層時，陶瓷靶所用的功率密度范圍為5～15W/cm²；

濺射沉積金屬納米線陣列-陶瓷復合層時，金屬靶所用的功率密度范圍為1～5W/cm²，化合物陶瓷靶所用的功率密度范圍為5～20W/cm²；

濺射沉積金屬納米顆粒-陶瓷復合層時，金屬靶所用的功率密度范圍為0.5～2W/cm²，化合物陶瓷靶所用的功率密度范圍為3～15W/cm²；

濺射氣壓范圍為0.1～1Pa，靶基距大于65mm。