一种红外窗口增透保护结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及光学薄膜技术领域，具体涉及一种红外窗口增透保护结构及其制备方法，该结构包括增透层、基底和保护层，基底的一侧附着有增透层，另一侧附着有保护层；增透层自基底起依次包括第一锗层、第一硫化锌层、第二锗层和第二硫化锌层；保护层自基底起依次包括锗砷硒层和类金刚石层，本发明专利技术提供了一种红外窗口增透保护结构及其制备方法，锗砷硒层作为类金刚石层和基底层之间唯一的中间层，一方面增加了窗口的光学透过性，另一方面减小了膜层间的应力，解决了无法在硫族材料上沉积类金刚石膜的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种红外窗口增透保护结构及其制备方法
本专利技术涉及光学薄膜
，具体涉及一种红外窗口增透保护结构及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着红外技术的发展，红外在军事、工业、交通等方面都有了十分重要的应用。红外技术不断发展同时推动着红外材料的发展，尤其是可用于红外窗口的材料，例如硅、锗和一些硫族材料。这些材料在红外波段有良好的光学特性，具有作为窗口片的基础条件。但这类材料的机械硬度较低，在室外环境使用时很容易被划伤，从而导致窗口的失效。近年来，为改善这种技术缺陷人们研究了多种材料作为其保护层，保护层材料必须具有高的机械强度、硬度和稳定的化学性质等优良特性。研究发现，金刚石、含氮金属化合物和磷化硼是作为保护层材料很好的选择。但这些材料大多制备方法复杂或制备过程中存在污染，因此很难在商业上广泛使用。类金刚石膜的光学透过率、硬度、折射率和抗摩擦性能等方面都十分类似于金刚石，因此类金刚石膜是作为红外材料保护膜的良好选择。但由于类金刚石膜的应力较大，和大部分红外窗口尤其是硫族材料的结合力差，无法直接沉积，因此寻找一种能有效增加类金刚石膜和红外材料之间的结合力的结构尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种红外窗口增透保护结构及其制备方法，锗砷硒层作为类金刚石层和基底层之间唯一的中间层，一方面增加了窗口的光学透过性，另一方面减小了膜层间的应力，解决了无法在硫族材料上沉积类金刚石膜的问题。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种红外窗口增透保护结构，该结构包括增透层、基底和保护层，所述基底的一侧附着有所述增透层，另一侧附着有所述保护层；所述增透层自所述基底起依次包括第一锗层、第一硫化锌层、第二锗层和第二硫化锌层，其目的是增加整个结构的光学透过率；所述保护层自所述基底起依次包括锗砷硒层和类金刚石层，所述锗砷硒层的目的是减小所述基底和所述类金刚石层之间应力差异，增大膜层之间的结合力。优选的，所述基底为硫系玻璃、锗玻璃、硅玻璃中的一种。优选的，所述第一锗层的厚度为100-1000nm；所述第一硫化锌层的厚度为100-2200nm；所述第二锗层的厚度为50-280nm；所述第二硫化锌层的厚度为100-1100nm。优选的，所述锗砷硒层的厚度为100-1000nm；所述类金刚石层的厚度为100-1400nm。一种红外窗口增透保护结构的制备方法，包括以下步骤：S1、锗砷硒层的沉积：在所述基底的一侧表面沉积所述锗砷硒层，所述锗砷硒层可利用锗、砷、硒混合蒸镀的方式沉积在所述基底表面，蒸镀过程中利用离子源辅助以增加膜层之间的结合力；S2、类金刚石层的沉积：在沉积所述类金刚石层前，首先利用氩气、氮气或氧气对S1中沉积所述锗砷硒层一侧的所述基底表面进行溅射清洗，随后所述类金刚石层通过化学气相沉积的方法沉积在所述锗砷硒层表面，可以采用甲烷、乙炔或丁烷为气源，氩气、氮气为载气进行沉积，沉积过程中控制氩气、氮气两者的比例和射频功率的大小；S3、锗层和硫化锌层的交替沉积：在所述基底的另一侧表面依次利用蒸镀的方式沉积所述第一锗层、所述第一硫化锌层、所述第二锗层、所述第二硫化锌层。优选的，在锗砷硒层的沉积前、类金刚石层的沉积前、锗层和硫化锌层的交替沉积前均利用氩气、氮气或氧气分别进行溅射清洗。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术整个结构由增透层、基底、保护层三个部分组合而成，结构简单，工艺重复率高。2、本专利技术采用的保护层由锗砷硒层和类金刚石层组成，锗砷硒层作为类金刚石层和基底层之间唯一的中间层，一方面增加了窗口的光学透过性，另一方面减小了膜层间的应力，解决了无法在硫族材料上沉积类金刚石膜的问题。3、本专利技术采用的增透层由第一锗层、第一硫化锌层、第二锗层、第二硫化锌层组成，高折射率（锗）和低折射率（硫化锌）材料相结合，提高了整个结构在红外波段的光学透过性。4、以硫系玻璃IRG206为基底的结构，在8-12μm波段的光学平均透过率大于等于90%。5、以硫系玻璃IRG206为基底的此种结构，在温度85℃，相对湿度85%的条件下，储存72小时后，无脱膜、水解、透过率下降等不良现象。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术红外窗口增透保护结构的结构示意图。图中：1-增透层、101-第一锗层、102-第一硫化锌层、103-第二锗层、104-第二硫化锌层、2-基底、3-保护层、301-锗砷硒层、302-类金刚石层。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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。实施例一：一种红外窗口增透保护结构，该结构包括增透层1、基底2和保护层3，基底2的一侧附着有增透层1，另一侧附着有保护层3；增透层1自基底2起依次包括第一锗层101、第一硫化锌层102、第二锗层103和第二硫化锌层104；保护层3自基底2起依次包括锗砷硒层301和类金刚石层302。具体的，基底2为硫系玻璃IRG206。具体的，第一锗层101的厚度为100nm；第一硫化锌层102的厚度为2200nm；第二锗层103的厚度为50nm；第二硫化锌层104的厚度为1100nm。具体的，锗砷硒层301的厚度为100nm；类金刚石层302的厚度为1400nm。一种红外窗口增透保护结构的制备方法，包括以下步骤：S1、锗砷硒层301的沉积：在基底2的一侧表面沉积锗砷硒层301，锗砷硒层301可利用锗、砷、硒混合蒸镀的方式沉积在基底2表面，蒸镀过程中利用离子源辅助以增加膜层之间的结合力；S2、类金刚石层302的沉积：在沉积类金刚石层302前，首先利用氩气、氮气或氧气对S1中沉积锗砷硒层301一侧的基底2表面进行溅射清洗，随后类金刚石层302通过化学气相沉积的方法沉积在锗砷硒层301表面，可以采用甲烷、乙炔或丁烷为气源，氩气、氮气为载气进行沉积，沉积过程中控制氩气、氮气两者的比例和射频功率的大小；S3、锗层和硫化锌层的交替沉积：在基底2的另一侧表面依次利用蒸镀的方式沉积第一锗层101、第一硫化锌层102、第二锗层103、第二硫化锌层104。具体的，在锗砷硒层301的沉积前、类金刚石层302的沉积前、锗层和硫化锌层的交替沉积前均利用氩气、氮气或氧气分别进行溅射清洗。实施例二：与实施例一的区别在于：具体的，基底2为锗玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外窗口增透保护结构，该结构包括增透层、基底和保护层，所述基底的一侧附着有所述增透层，另一侧附着有所述保护层；其特征在于：/n所述增透层自所述基底起依次包括第一锗层、第一硫化锌层、第二锗层和第二硫化锌层；/n所述保护层自所述基底起依次包括锗砷硒层和类金刚石层。/n

【技术特征摘要】
1.一种红外窗口增透保护结构，该结构包括增透层、基底和保护层，所述基底的一侧附着有所述增透层，另一侧附着有所述保护层；其特征在于：
所述增透层自所述基底起依次包括第一锗层、第一硫化锌层、第二锗层和第二硫化锌层；
所述保护层自所述基底起依次包括锗砷硒层和类金刚石层。


2.根据权利要求1所述的一种红外窗口增透保护结构，其特征在于：所述基底为硫系玻璃、锗玻璃、硅玻璃中的一种。


3.根据权利要求1所述的一种红外窗口增透保护结构，其特征在于：所述第一锗层的厚度为100-1000nm；所述第一硫化锌层的厚度为100-2200nm；所述第二锗层的厚度为50-280nm；所述第二硫化锌层的厚度为100-1100nm。


4.根据权利要求1所述的一种红外窗口增透保护结构，其特征在于：所述锗砷硒层的厚度为100-1000nm；所述类金刚石层的厚度为100-1400nm。


5.根据权利要求1-4任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张美奇，赵培，
申请(专利权)人：昆明奥夫特光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53