[發明專利]一種紅外窗口增透保護結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202011051048.7
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112080722A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 張美奇;趙培
• 申請（專利權）人: 昆明奧夫特光電技術有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/32;C23C16/26;C23C14/18;C23C28/00;G02B1/115;G02B1/14
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發明涉及光學薄膜技術領域，具體涉及一種紅外窗口增透保護結構及其制備方法，該結構包括增透層、基底和保護層，基底的一側附著有增透層，另一側附著有保護層；增透層自基底起依次包括第一鍺層、第一硫化鋅層、第二鍺層和第二硫化鋅層；保護層自基底起依次包括鍺砷硒層和類金剛石層，本發明提供了一種紅外窗口增透保護結構及其制備方法，鍺砷硒層作為類金剛石層和基底層之間唯一的中間層，一方面增加了窗口的光學透過性，另一方面減小了膜層間的應力，解決了無法在硫族材料上沉積類金剛石膜的問題。

技術領域

本發明涉及光學薄膜技術領域，具體涉及一種紅外窗口增透保護結構及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著紅外技術的發展，紅外在軍事、工業、交通等方面都有了十分重要的應用。紅外技術不斷發展同時推動著紅外材料的發展，尤其是可用于紅外窗口的材料，例如硅、鍺和一些硫族材料。這些材料在紅外波段有良好的光學特性，具有作為窗口片的基礎條件。但這類材料的機械硬度較低，在室外環境使用時很容易被劃傷，從而導致窗口的失效。近年來，為改善這種技術缺陷人們研究了多種材料作為其保護層，保護層材料必須具有高的機械強度、硬度和穩定的化學性質等優良特性。研究發現，金剛石、含氮金屬化合物和磷化硼是作為保護層材料很好的選擇。但這些材料大多制備方法復雜或制備過程中存在污染，因此很難在商業上廣泛使用。類金剛石膜的光學透過率、硬度、折射率和抗摩擦性能等方面都十分類似于金剛石，因此類金剛石膜是作為紅外材料保護膜的良好選擇。但由于類金剛石膜的應力較大，和大部分紅外窗口尤其是硫族材料的結合力差，無法直接沉積，因此尋找一種能有效增加類金剛石膜和紅外材料之間的結合力的結構尤為重要。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種紅外窗口增透保護結構及其制備方法，鍺砷硒層作為類金剛石層和基底層之間唯一的中間層，一方面增加了窗口的光學透過性，另一方面減小了膜層間的應力，解決了無法在硫族材料上沉積類金剛石膜的問題。

本發明通過以下技術方案予以實現：

一種紅外窗口增透保護結構，該結構包括增透層、基底和保護層，所述基底的一側附著有所述增透層，另一側附著有所述保護層；

所述增透層自所述基底起依次包括第一鍺層、第一硫化鋅層、第二鍺層和第二硫化鋅層，其目的是增加整個結構的光學透過率；

所述保護層自所述基底起依次包括鍺砷硒層和類金剛石層，所述鍺砷硒層的目的是減小所述基底和所述類金剛石層之間應力差異，增大膜層之間的結合力。

優選的，所述基底為硫系玻璃、鍺玻璃、硅玻璃中的一種。

優選的，所述第一鍺層的厚度為100-1000nm；所述第一硫化鋅層的厚度為100-2200nm；所述第二鍺層的厚度為50-280nm；所述第二硫化鋅層的厚度為100-1100nm。

優選的，所述鍺砷硒層的厚度為100-1000nm；所述類金剛石層的厚度為100-1400nm。

一種紅外窗口增透保護結構的制備方法，包括以下步驟：

S1、鍺砷硒層的沉積：在所述基底的一側表面沉積所述鍺砷硒層，所述鍺砷硒層可利用鍺、砷、硒混合蒸鍍的方式沉積在所述基底表面，蒸鍍過程中利用離子源輔助以增加膜層之間的結合力；

S2、類金剛石層的沉積：在沉積所述類金剛石層前，首先利用氬氣、氮氣或氧氣對S1中沉積所述鍺砷硒層一側的所述基底表面進行濺射清洗，隨后所述類金剛石層通過化學氣相沉積的方法沉積在所述鍺砷硒層表面，可以采用甲烷、乙炔或丁烷為氣源，氬氣、氮氣為載氣進行沉積，沉積過程中控制氬氣、氮氣兩者的比例和射頻功率的大小；

S3、鍺層和硫化鋅層的交替沉積：在所述基底的另一側表面依次利用蒸鍍的方式沉積所述第一鍺層、所述第一硫化鋅層、所述第二鍺層、所述第二硫化鋅層。