[發明專利]一種紅外增透的二氧化鉿介質薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202011103988.6
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112241031B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 趙九蓬;谷金鑫;豆書亮;李垚;魏航;任飛飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G02B1/115
• 分類號: G02B1/115;C23C14/02;C23C14/08;C23C14/58;C23C14/35
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

1.一種紅外增透的二氧化鉿介質薄膜，其特征在于紅外增透的二氧化鉿介質薄膜由Si基底及一側設置的HfO₂微納結構層組成，或紅外增透的二氧化鉿介質薄膜由Si基底及兩側設置的HfO₂微納結構層組成；

所述的HfO₂微納結構層由多個HfO₂微納結構單元組成，所述的多個HfO₂微納結構單元緊密排列于Si基底表面，且HfO₂微納結構單元的形狀為圓錐形、圓臺形、子彈形或拋物線形；當所述的HfO₂微納結構單元為圓錐形時，圓錐形底面直徑為500nm～1000nm，高度為500nm～1500nm，圓錐角為37°～53°；當所述的HfO₂微納結構單元為圓臺形時，圓臺形頂面直徑為100nm～500nm，底面直徑為500nm～1000nm，高度為500nm～1500nm；當所述的HfO₂微納結構單元為子彈形時，底面直徑為500nm～1000nm，高度為500nm～1500nm；當所述的HfO₂微納結構單元為拋物線形時，底面直徑為500nm～1000nm，高度為500nm～1500nm。

2.根據權利要求1所述的一種紅外增透的二氧化鉿介質薄膜，其特征在于所述的Si基底為對2.5μm～14μm波段紅外光具有50％～60％透過率的Si。

3.如權利要求1所述的一種紅外增透的二氧化鉿介質薄膜的制備方法，其特征在于它是按以下步驟進行的：

一、清洗基片：

對Si基底進行清洗，得到預處理的Si基底；

二、HfO₂薄膜制備：

在Ar氣體流量為80sccm、O₂氣體流量為4sccm、氣壓為0.6Pa～1.4Pa、功率為100W～200W及溫度為200℃～500℃的條件下，利用直流磁控濺射技術在預處理的Si基底一側或兩側濺射HfO₂薄膜；

三、微納結構加工：

在HfO₂薄膜表面沉積直徑為500nm～1000nm的SiO₂球作為模板，然后在Ar氣體流量為10sccm～20sccm、CHF₃氣體流量為10sccm～50sccm、功率為80W～160W及氣壓為100mtorr～120mtorr的條件下，利用反應等離子刻蝕技術對HfO₂薄膜進行刻蝕，最后去除SiO₂球，得到一種紅外增透的二氧化鉿介質薄膜；

所述的HfO₂微納結構層由多個HfO₂微納結構單元組成，所述的多個HfO₂微納結構單元緊密排列于Si基底表面，且HfO₂微納結構單元的形狀為圓錐形、圓臺形、子彈形或拋物線形；當所述的HfO₂微納結構單元為圓錐形時，圓錐形底面直徑為500nm～1000nm，高度為500nm～1500nm，圓錐角為37°～53°；當所述的HfO₂微納結構單元為圓臺形時，圓臺形頂面直徑為100nm～500nm，底面直徑為500nm～1000nm，高度為500nm～1500nm；當所述的HfO₂微納結構單元為子彈形時，底面直徑為500nm～1000nm，高度為500nm～1500nm；當所述的HfO₂微納結構單元為拋物線形時，底面直徑為500nm～1000nm，高度為500nm～1500nm。

4.根據權利要求3所述的一種紅外增透的二氧化鉿介質薄膜的制備方法，其特征在于步驟一中所述的清洗具體為將Si基底浸泡于清洗劑中超聲清洗20min～30min，去除表面雜質及氧化層，再利用超純水多次清洗，最后用無水乙醇進行清洗。

5.根據權利要求4所述的一種紅外增透的二氧化鉿介質薄膜的制備方法，其特征在于所述的清洗劑為質量百分數為98％的硫酸與質量百分數為30％的雙氧水按體積比為3:1混合而成。