[發明專利]一種氧化鈰超親水光學薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 202011392891.1
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112759277B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 汪彥龍;李剛;金玉奇;向潛;張紹騫;呂起鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C03C17/245
• 分類號: C03C17/245
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開了一種磁控濺射法生長、氧燒除碳法處理后得到氧化鈰超親水光學薄膜的方法，該薄膜膜層鍍于光學鏡片基底表面時，不影響原鏡片的光學性能。可應用于要求超親水性的光學元器件表面，如防霧、防霉光學透射鏡、反射鏡等，為具有自清潔功能的光學元器件的研制和后期保養提供了重要的科學依據。

技術領域

本發明涉及鍍膜領域，具體涉及到一種可保證兼備超親水性和高透光性的氧化鈰光學薄膜領域。

背景技術

自潔凈涂層是近年來的研究熱點領域。高能激光具有光束質量好、輻射功率高、時間長等特點，因此也對高質強光元件提出了高損傷閾值、低熱致形變的需求。光學元件對光的吸收是影響這兩個指標的一個重要因素。光學薄膜對光的吸收除了包含本征吸收、缺陷與雜質吸收以外，環境污染導致的吸收通常也不可忽視。因此，找到一種使得強光薄膜表面不被污染的方法在高能激光的實際應用中起到了至關重要的作用。古代，人們便認識到蓮花葉表面具有的疏水特性，并通過膾炙人口的美麗詩句流傳至今。這一現象也為實現強光元件的自清潔提供了新的思路。自清潔效應與疏水角密切相關。對于超疏水材料，水在材料表面運動的過程中會帶走灰塵，起到防塵、防污的作用。而對于接觸角小于10°的超親水材料，由于超親水涂層的存在，可以起到防霉、防霧的作用。與超疏水表面相比，超親水表面可以起到額外的功效，在陽光下化學分解吸附的灰塵。

目前關于氧化鈰自潔凈光學薄膜的研究主要集中在疏水表面的制備，而基于氧化鈰的超親水表面卻鮮有報道。如前所述，具有親水，尤其是超親水表面的涂層在某些復雜惡劣的環境下可以起到疏水涂層所不具備的防霉、防霧效應，因此亟待開發一種具有超親水特性的高透光性膜層，實現改善強光光學元件表面的污染問題、進而保持光束質量。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種氧化鈰超親水光學薄膜，用來解決某些惡劣條件下光學元器件表面自潔凈的要求。

本發明的超親水涂層是非晶態透明的氧化鈰。

本發明的氧化鈰薄膜須由磁控濺射鍍膜工藝制備，并通過氧氣氛圍下退火除去表面的碳吸附。

所述的氧化鈰薄膜表面光滑，具有超親水性能。

所述的氧化鈰薄膜透光波段可涵蓋可見光和近紅外光波段。

本發明公開了一種磁控濺射法生長、氧燒除碳法處理后得到的氧化鈰超親水光學薄膜，該膜層鍍于光學鏡片基底表面時，不影響原鏡片的光學性能。可應用于要求超親水性的光學器件表面，如防霉、防霧光學透射鏡、反射鏡、帶通濾光片、窄帶濾光片或太陽能電池表面等。本發明的氧化鈰薄膜須采用磁控濺射法生長，并通過氧氣氛圍下退火除碳后得到，光學性能優良，應用廣泛。

附圖說明

圖1在石英玻璃基片上生長的氧化鈰薄膜透射曲線。

圖2氧化鈰膜500℃氧燒前后親疏水特性比較。(a)水滴在原生氧化鈰薄膜表面的光學照片，靜態接觸角為76°。(b)水滴在氧燒處理后的氧化鈰薄膜表面的光學照片，靜態接觸角為6°。

圖3氧化鈰膜500℃氧燒前后XPS譜圖對比。

圖4氧化鈰膜500℃氧燒前后FTIR譜圖對比。

具體實施方式

為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例對本發明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。

例：在K9玻璃表面鍍膜；

使用大連維鈦克科技股份公司生產的型號為ACSP73中頻磁控濺射系統，采用中頻磁控濺射技術，將氧化鈰薄膜沉積在玻璃以及硅(100)基底上，兩種基底的粗糙度均方根均小于1nm。在工作氣壓0.5Pa、氬氣流量225sccm、氧氣流量25sccm、靶基距13cm和室溫條件下進行了4小時的薄膜沉積。鈰靶材從CrysRech co.cn購買，其純度為99.9％。