[發明專利]一種帶光學增透膜的金剛石制備方法

有效

• 申請號: 202011158364.4
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112376034B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 魏俊俊;黃亞博;陳良賢;劉金龍;李成明;高旭輝
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;北京科技大學順德研究生院
• 主分類號: C23C16/27
• 分類號: C23C16/27;C23C16/02;C23C16/56;C23C16/01;G02B1/113
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種帶光學增透膜的金剛石制備方法，其特征在于具體實施步驟為：

步驟1：襯底選擇及清洗：選取能耐CVD環境、且能夠被選擇性去除的原始襯底材料；對原始襯底進行清洗，包括通過丙酮超聲清洗，隨后轉移到酒精中清洗，隨后風干備用；

步驟2：增透膜設計及鍍制：根據光學增透膜設計方法，確定增透膜所需的折射率，進而確定對應的增透膜材質；膜系選擇需滿足適合金剛石生長、自身物性穩定以及能夠與原始襯底進行選擇去除要求；確定增透膜體系及厚度后，選擇恰當的薄膜沉積方式，完成增透膜的鍍制工藝；

步驟3：完成增透膜鍍制之后，將帶有增透膜的原始襯底轉移至化學氣相沉積(CVD)裝置，鍍制CVD金剛石膜；金剛石膜厚度根據最終使用要求進行設計，預留一定的研磨拋光余量；

步驟4：完成CVD金剛石沉積后，對金剛石膜生長面進行研磨、拋光、激光劃片切割工藝處理，激光切縫需穿過金剛石層和增透膜層，進入原始襯底；金剛石窗口尺寸及厚度依據使用要求確定；

步驟5：完成劃片切割的金剛石膜進行低溫等離子體刻蝕處理，去除表面由于激光切割產生的石墨殘留物；

步驟6：將上述等離子體清理后的材料進行原始襯底剝離，將原始襯底完全去除，保留增透膜以及金剛石；

步驟7：襯底完全剝離后，將剩余材料進行清洗、烘干，形成帶有增透膜的金剛石窗口。

2.如權利要求1所述帶光學增透膜的金剛石制備方法，其特征在于步驟1采用的原始襯底材料為常用金剛石膜沉積襯底材料，包括Si、SiC非金屬，或者是Mo，Ti或W金屬材質。

3.如權利要求1所述帶光學增透膜的金剛石制備方法，其特征在于步驟2所述增透膜材料需根據目標波段進行選擇，增透波段在長波紅外波段選擇Y₂O₃，HfO₂，Nd₂O₃，ZrO₂，Er₂O₃以及其復合體系，增透波段在中短波波段選擇SiO₂，CaF₂，MgO，Al₂O₃，Si₃N₄以其復合體系。

4.如權利要求1所述帶光學增透膜的金剛石制備方法，其特征在于步驟2所述增透膜鍍制方法為PVD法，包括磁控濺射、蒸發、離子鍍，或者是CVD法，包括LPCVD、MOCVD；沉積厚度根據光學設計要求進行，需要根據實際涂層的折射率進行修正。

5.如權利要求1所述帶光學增透膜的金剛石制備方法，其特征在于步驟3所述化學氣相沉積(CVD)裝置為微波等離子體CVD，直流噴射CVD或者熱絲CVD裝置。

6.如權利要求1所述帶光學增透膜的金剛石制備方法，其特征在于步驟5所述低溫等離子體刻蝕處理為低溫氫等離子體處理，或者為低溫氧等離子體處理。

7.如權利要求1所述帶光學增透膜的金剛石制備方法，其特征在于步驟6所述剝離方法為溶液化學腐蝕法，或者機械研磨輔助離子刻蝕；溶液化學腐蝕或離子刻蝕均不損傷增透膜及金剛石，但可完全去除原始襯底。