[發明專利]一種用于藍寶石基底的增透薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010731907.0
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111856628A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 徐照英;劉垚;王錦標;蘇永要
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: G02B1/115
• 分類號: G02B1/115;C23C14/35;C23C14/10;C23C14/06
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

本發明提供一種用于藍寶石基底的增透薄膜，該增透薄膜包括五層薄膜層，其由藍寶石材料基面（1）向外依次為SiO₂薄膜層（2）、第一SiO_xN_y薄膜層（3）、第二SiO_xN_y薄膜層（4）、第三SiO_xN_y薄膜層（5）、第四SiO_xN_y薄膜層（6）；該增透薄膜通過平衡磁控濺射方法制備SiO₂薄膜層（2）以及通過氮氣、氧氣以及氬氣的不同速率制備氮元素的原子百分數依次遞減、氧元素的原子百分數依次遞增的SiO_xN_y薄膜層。該增透薄膜有效提高藍寶石材料在紅外波段的透過率、降低其反射率，使得藍寶石材料整體具有較小的吸收、散射特性；同時，該增透薄膜與藍寶石基底結合強度高、致密度高、結合牢靠，能有效用于軍用光電裝備等高強度領域，使用壽命長。

技術領域

本發明涉及光學薄膜技術領域，具體涉及一種用于藍寶石基底的增透薄膜及其制備方法。

背景技術

藍寶石晶體—最硬的氧化物晶體，是氧化鋁（Al₂O₃）最基本的單晶形態。藍寶石光學材料因其優越的物理性能（高硬度、高抗彎強度、抗風砂、耐高溫、耐腐蝕以及良好的光學性能、電絕緣性能優良等）被廣泛應用于潛艇光電桅桿、陸基光電對抗裝備、機載光電吊艙、大型運輸機可視窗口、導彈頭罩等軍用技術領域，是紅外裝置、導彈、潛艇、衛星空間技術、探測和高功率強激光等的窗口材料、優質光學材料、耐磨軸承材料和襯底材料。

然而，藍寶石在實際應用過程中還是會遇到一些技術難題，例如藍寶石材料在中波4.0μm波段以上就表現出不同程度的晶格振動吸收，而且下降幅度與厚度明顯相關，一定程度上限制藍寶石在紅外波段上的應用。減反射膜，又稱增透膜，它的主要功能是減少或消除透鏡、棱鏡、平面鏡等光學表面的反射光，從而增加這些元件的透光量，減少或消除系統的雜散光?，F有技術通常通過在藍寶石表面制備減反射膜來降低其反射率、增加其透過率，從而消除其在紅外波段上的限制。

但是，作為多光譜硬質保護窗口的藍寶石材料，不僅要求其光學性能良好，而且需要膜層致密、牢固、抗磨損，才能滿足軍用光電裝備的實際應用需求；但是，現有技術中用于藍寶石基底的增透減反膜由于內部應力的橫向累積，同時外界惡劣的溫度沖擊與高濕高鹽環境的侵蝕，往往容易導致膜層的有效使用壽命明顯下降，膜層與藍寶石基體間結合強度降低、膜層結構穩定性差，甚至導致膜層出現腐蝕斑、龜裂、脫落等現象。

發明內容

針對以上現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于藍寶石基底的增透薄膜，該增透薄膜利用折射率連續變化的原理，從而提高紅外波段的透過率、降低其反射率，使得藍寶石材料整體具有較小的吸收、散射特性；同時，該增透薄膜與藍寶石基底結合強度高，致密度高，能有效避免溫度沖擊以及高濕高鹽環境的侵蝕，避免膜層脫落、龜裂現象。

本發明的另一個目的在于提供一種上述用于藍寶石基底的增透薄膜的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種用于藍寶石基底的增透薄膜，其特征在于：所述增透薄膜包括五層薄膜層；所述五層薄膜層由藍寶石材料基面向外依次為SiO₂薄膜層、第一SiO_xN_y薄膜層、第二SiO_xN_y薄膜層、第三SiO_xN_y薄膜層、第四SiO_xN_y薄膜層；其中，所述第一SiO_xN_y薄膜層到第四SiO_xN_y薄膜層中氮元素的原子百分數依次遞減、氧元素的原子百分數依次遞增，且氮元素的原子百分數不大于40at.%、氧元素的原子百分數不大于60at.%。