一种硅基底类金刚石保护膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅基底类金刚石保护膜，包括硅基底、类金刚石保护膜及锗连接层；所述锗连接层设置于硅基底与类金刚石保护膜之间。本发明专利技术中的一种硅基底类金刚石保护膜，在硅基底与类金刚石保护膜之间设置了锗连接层，增强了类金刚石保护膜在硅基底上的附着力，特别是提高了硅基底边缘类金刚石保护膜的附着力，避免了边缘出现脱膜现象，实现类金刚石保护膜在硅基底上全口径稳定覆盖，降低废品率，节省生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基底类金刚石保护膜及其制备方法
本专利技术涉及红外镀膜
，尤其涉及一种硅基底类金刚石保护膜及其制备方法。
技术介绍
在军事和空间技术中，硅基底光学元件多数都工作在恶劣的自然环境中，元件经常受到风蚀、沙蚀、雨淋及化学腐蚀的考验，很多光学元件都因为其机械强度和腐蚀性差而易受到损伤，进而降低其固有性能。因此需要通过镀制具有保护功能的类金刚石薄膜来提高硅基底元件的环境适应性。现有的技术是在Si基底上镀制单层类金刚石薄膜，其膜层结构和镀制工艺相对简单，但由于硅基底与类金刚石保护膜本身存在匹配结合能力欠佳的问题，易出现脱膜现象。特别是口径较大的硅基底边缘脱膜现象频繁发生，严重降低了产品合格率。
技术实现思路
为解决现有技术中，类金刚石保护膜与硅基底之间存在的匹配结合能力欠佳的技术问题，本专利技术的技术方案如下：本专利技术中的一种硅基底类金刚石保护膜，包括硅基底、类金刚石保护膜及锗连接层；所述锗连接层设置于硅基底与类金刚石保护膜之间。在一种优选的实施方式中，所述类金刚石保护膜的平均透过率≥66％、平均反射率≤3％。在一种优选的实施方式中，所述硅基底所采用的材料为红外光学材料硅。本专利技术还公开了上述硅基底类金刚石保护膜的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：使用双面高温胶带将硅基底固定在工件盘上；步骤S2：采用电子束蒸发镀膜设备在硅基底表面全口径镀制锗连接层；步骤S3：采用等离子体化学气相沉积设备，在镀有锗连接层的硅基底表面镀制类金刚石保护膜。在一种优选的实施方式中，步骤S2中的镀膜温度为170±5℃，镀制过程中采用离子源进行离子辅助。在一种优选的实施方式中，步骤S3中沉积的碳源气体为丁烷，稀释气体为氩气。在一种优选的实施方式中，丁烷浓度为60～150％。在一种优选的实施方式中，步骤S3中等离子体化学气相沉积设备的沉积功率为600～1500W，沉积时间为7～13min。本专利技术中的一种硅基底类金刚石保护膜及其制备方法，与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术中的一种硅基底类金刚石保护膜，在硅基底与类金刚石保护膜之间设置了锗连接层，增强了类金刚石保护膜在硅基底上的附着力，特别是提高了硅基底边缘类金刚石保护膜的附着力，避免了边缘出现脱膜现象，实现类金刚石保护膜在硅基底上全口径稳定覆盖，降低废品率，节省生产成本。附图说明图1是本专利技术中一种硅基底类金刚石保护膜的膜层结构示意图；图2是本专利技术中实施例1制备所得类金刚石保护膜的透光率光谱曲线图；图3是本专利技术中实施例1制备所得类金刚石保护膜的反射率光谱曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术的一种硅基底类金刚石保护膜，包括硅基底1、类金刚石保护膜2及锗连接层3；所述锗连接层3设置于硅基底1与类金刚石保护膜2之间。其中类金刚石保护膜的平均透过率≥66％、平均反射率≤3％。硅基底所采用的材料为红外光学材料硅。本专利技术还公开了上述硅基底类金刚石保护膜的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：使用双面高温胶带将硅基底固定在工件盘上；步骤S2：采用电子束蒸发镀膜设备在硅基底表面全口径镀制锗连接层，镀膜温度为170±5℃，镀制过程中采用离子源进行离子辅助；步骤S3：采用等离子体化学气相沉积设备，在镀有锗连接层的硅基底表面镀制类金刚石保护膜，沉积的碳源气体为丁烷，稀释气体为氩气，丁烷(C4H10/Ar)浓度为60～150％(体积百分比)。等离子体化学气相沉积设备的沉积功率为600～1500W，沉积时间为7～13min。实施例1选用Φ25.4mm×3mm的硅窗口作为基底材料层，使用双面高温胶带将硅基底固定在工件盘上，之后采用电子束蒸发镀膜设备在硅基底表面全口径镀制锗连接层，镀制温度控制在170℃，镀制过程中采用离子源进行离子辅助。之后采用等离子体化学气相沉积设备，在镀有锗连接层的硅基底表面镀制类金刚石保护膜，沉积中的碳源气体为丁烷，稀释气体为氩气，丁烷浓度(C4H10/Ar)为60％(体积百分比)，沉积功率为800W，沉积时间为9min，得到本专利技术的适用3～5μm波段的硅基底全口径类金刚石保护膜，其中电子束蒸发镀膜设备为天星TXX1100-Ⅱ型镀膜机、等离子体化学气相沉积设备为天星TXHLWT700型镀膜机。对上述硅基底全口径类金刚石保护膜进行透过率和反射率的测试，测得硅基底全口径类金刚石保护膜在3～5μm波段的平均透过率为66.3％，平均反射率为2.6％，上述硅基底全口径类金刚石保护膜进行透过率和反射率的测试所得透光率光谱曲线图见图2，反射率光谱曲线图见图3；将该零件按照国军标GJB2485-1995标准，对所述硅基底全口径类金刚石保护膜进行表面质量、附着力、高低温、湿热的测定试验，试验后，无划痕、无脱膜现象。实施例2选用152mm×114mm×10mm的硅窗口作为硅基底材料，使用双面高温胶带将硅基底固定在工件盘上，之后采用电子束蒸发镀膜设备在硅基底表面全口径镀制锗连接层，镀制温度控制在167℃，镀制过程中采用离子源进行离子辅助。之后采用等离子体化学气相沉积设备，在镀有锗连接层的硅基底表面镀制类金刚石保护膜，沉积中的碳源气体为丁烷，稀释气体为氩气，丁烷浓度(C4H10/Ar)为80％(体积百分比)，沉积功率为800W，沉积时间为8min30s，得到本专利技术的适用3～5μm波段的硅基底全口径类金刚石保护膜。对硅基底全口径类金刚石保护膜进行透过率和反射率的测试，测得硅基底全口径类金刚石保护膜在3～5μm波段的平均透过率为66.5％，平均反射率为2.5％；将该零件按照国军标GJB2485-1995标准，对所述硅基底全口径类金刚石保护膜进行表面质量、附着力、高低温、湿热的测定试验，试验后，无划痕、无脱膜现象。实施例3选用Φ214mm×9.48mm的硅透镜作为硅基底材料层，使用双面高温胶带将硅基底固定在工件盘上，之后采用电子束蒸发镀膜设备在硅基底表面全口径镀制锗连接层，镀制温度控制在167℃，镀制过程中采用离子源进行离子辅助。之后采用等离子体化学气相沉积设备，在镀有锗连接层的硅基底层表面镀制类金刚石保护膜，沉积中的碳源气体为丁烷，稀释气体为氩气，丁烷浓度(C4H10/Ar)为63％(体积百分比)，沉积功率为900W，沉积时间为8min。得到本专利技术的适用3～5μm波段的硅基底全口径类金刚石保护膜。对所述硅基底全口径类金刚石保护膜进行透过率和反射率的测试，测得硅基底全口径类金刚石保护膜在3～5μm波段的平均透过率为66.2％，平均反射率为2.9％；将该零件按照国军标GJB2485-1995标准，对所述硅基底全口径类金刚石保护膜进行表面质量、附着力、高低温、湿热的测定试验，试验后，无划痕、无脱膜现象。实施例4选用Φ96mm×7mm的硅窗口作为硅基底材料层，使用双面高温胶带将硅基底固定在工件盘上，之后采用电子束蒸发镀膜设备在硅基底层表面全口径镀制锗连接层，镀制温度控制在170℃，镀制过程中采用离子源进行离子辅助。之后采用等离子体化学气相沉积设备，在镀有锗连接层的硅基底层表面镀制类金刚石保护膜，沉积中的碳源气体为丁烷，稀释气体为氩气，丁烷浓度(C4H10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅基底类金刚石保护膜，其特征在于，包括硅基底、类金刚石保护膜及锗连接层；所述锗连接层设置于硅基底与类金刚石保护膜之间。

【技术特征摘要】
1.一种硅基底类金刚石保护膜，其特征在于，包括硅基底、类金刚石保护膜及锗连接层；所述锗连接层设置于硅基底与类金刚石保护膜之间。2.根据权利要求1所述的一种硅基底类金刚石保护膜，其特征在于，所述类金刚石保护膜的平均透过率≥66％、平均反射率≤3％。3.根据权利要求2所述的一种硅基底类金刚石保护膜，其特征在于，所述硅基底所采用的材料为红外光学材料硅。4.如权利要求1～3任一项所述的一种硅基底类金刚石保护膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：使用双面高温胶带将硅基底固定在工件盘上；步骤S2：采用电子束蒸发镀膜设备在硅基底表面全口径镀制锗连接层；步骤S3：采用等离子体化学气...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，董力，杨伟声，张红梅，吴栋才，王春育，田湫，
申请(专利权)人：云南北方驰宏光电有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53