一种组合型反射膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种组合型反射膜，包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述中部膜层由不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料交替形成，其中所述高折射率材料为HfO

【技术实现步骤摘要】
一种组合型反射膜及其制备方法
本专利技术属于紫外光学薄膜
，具体涉及一种组合型反射膜及其制备方法，尤其是一种具有高紫外光反射率、大带宽、高耐久性的组合型反射膜及其制备方法。
技术介绍
紫外光在集成电路、晒版、LED、固化、激光器、液晶显示、医疗生化等领域得到了广泛的应用。特别是微电子等产品的超微细化制造过程，需要提高半导体器件、液晶显示元件、光学制品的成品率，紫外光表面处理技术已成不可缺少的技术手段。而紫外光反射膜在紫外光学系统中主要用于反射和收集汞灯、太阳光、激光等光源发出的紫外光，从而提高工作表面紫外光辐照度以及均匀性的重要光学元件。理想的紫外光反射膜要求高反射率、大带宽和高耐久性。不幸的是，这些要求很难同时满足。金属铝膜对紫外光具有高反射率，但其高反射带宽往往较小，而且由于腐蚀作用的存在，导致其耐久性较差。在前期的工作中，发现金属铝膜在户外服役1年后，紫外光平均反射率(295-395nm)从原来的99％下降至68％。因此，氧化物薄膜受到了研究人员的广泛关注，涌现了HfO2/SiO2、HfO2/MgF2、ZrO2/SiO2及Ta2O5/SiO2等多层氧化物薄膜；但目前所开发的多层氧化物薄膜基本带宽均较小，无法进一步拓展反射膜的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种组合型反射膜，该反射膜通过设置用于提高短波紫外反射率的底部膜层、用于提高中波紫外光反射率中部膜层以及用于提高长波紫外反射率和耐久性的顶部膜层，可获得具有高紫外光反射率、大带宽和高耐久性的组合型紫外光反射膜。本专利技术的目的还在于提供上述组合型反射膜的制备方法，该方法工艺简洁，成本低。为了实现上述第一个目的，本专利技术采用如下技术方案：一种组合型反射膜，包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述中部膜层由不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料交替形成，其中所述高折射率材料为HfO2和Ta2O5或HfO2和ZrO2，所述低折射率材料为SiO2，所述顶部膜层由不同光学厚度的Ta2O5和SiO2交替沉积形成，或所述顶部膜层由不同光学厚度的ZrO2和SiO2交替沉积形成。SiO2一直是紫外波段反射膜最常用的低折射率材料，HfO2、ZrO2、Ta2O5、TiO2、NbO2、Y2O3等则是常用的高折射率材料。HfO2具有较高的折射率，能够获得高紫外光反射率和较大的高反射率带宽，但由于其带隙较小，抗紫外光损伤能力相对低，耐久性较差，导致服役寿命受到影响；而ZrO2和Ta2O5具有较大的带隙，其抗紫外光损伤能力高，耐久性较好。本申请综合HfO2的高紫外反射率及ZrO2或Ta2O5的大带隙、高耐久性能，以HfO2、ZrO2及Ta2O5作为高折射率材料，以SiO2作为低折射率材料，通过结构调控制备的组合型紫外光反射膜，在提升其紫外波段反射率的同时，可扩展高反射率带宽，提升其耐久性，具有很高的产业化应用价值。因此，本申请基于结构调控策略，在衬底上先沉积用于提高短波紫外反射率的底部膜层结构，再沉积用于提高中波紫外反射率的中部膜层结构，然后沉积用于提高其长波紫外反射率和耐久性的顶部膜层结构，以期获得高紫外反射率、大带宽和高耐久性的组合型反射膜，为新一代紫外光反射膜的应用铺平道路。本申请中组合型反射膜总体结构分为三层，即用于提高紫外反射率的底部膜层结构、中部膜层结构和用于提高其耐久性的顶部膜层结构；其中，所述组合型反射膜由HfO2、Ta2O5及ZrO2高折射率材料和SiO2低折射率材料交替组成。进一步地，所述底部膜层用于提高紫外反射率，所述底部膜层的结构为(aHbL)x(cHbL)y(dHbL)z，其中H为高折射率材料HfO2，L为低折射率材料SiO2，a、c、d均为H的光学厚度系数，b为L的光学厚度系数，x、y和z则为膜层数。。通过不同的H(高折射率材料)和L(低折射率材料)组合膜层数及光学厚度系数调控获得短波紫外光高反射薄膜。优选的，所述a的数值大小为0.10～0.20，所述b的数值大小为0.20～0.30，所述c的数值大小0.15～0.25，所述d的数值大小为0.20～0.30，所述x、y、z的数值大小均为5～15，所述底部膜层的物理厚度为2.00～3.00μm。进一步地，所述中部膜层用于提高中波紫外反射率，结构为(iHjAbL)w，其中H为高折射率材料HfO2，A为高折射率材料Ta2O5或ZrO2，i和j分别为H和A的光学厚度系数，L为低折射率材料SiO2，b为L的光学厚度系数，w则为膜层数。即在底部膜层结构和顶部膜层结构之间存在一层交替的HfO2/Ta2O5或HfO2/ZrO2与SiO2膜构成的中部膜层。通过不同的H(高折射率材料)、A(高折射率大带隙材料)、L(低折射率材料)组合膜层数及光学厚度系数调控获得中紫外波段高反射薄膜。优选的，所述i的数值大小为0.05～0.15，所述j的数值大小为0.15～0.30，所述b的数值大小为0.20～0.30，所述w的数值大小为5～15，所述中部膜层的物理厚度为0.80～1.50μm。进一步地，所述顶部膜层用于提高长波紫外光反射率和耐久性，所述顶部膜层结构为(eAbL)u(fAbL)vfA，其中A为高折射率材料Ta2O5或ZrO2，L为低折射率材料SiO2，e、f均为A的光学厚度系数，b为L的光学厚度系数，u、v则为膜层数。优选的，所述e的数值大小0.20～0.35，所述f的数值大小为0.30～0.40，所述b的数值大小为0.20～0.30，所述u、v的数值大小均为5～15，所述顶部膜层的物理厚度为1.5～2.5μm。通过不同的A(高折射率、大带隙材料)和L(低折射率材料)组合膜层数及光学厚度系数调控获得长波紫外高反射薄膜，扩大其带宽，同时提升其耐久性。为了实现上述第二个目的，本专利技术采用如下技术方案：上述组合型反射膜的制备方法，包括以下步骤：基片选取，在所述基片上采用等离子体辅助电子束蒸发沉积法依次进行底部膜层沉积、中部膜层沉积和顶部膜层沉积，获得组合型反射膜。该方法利用等离子体辅助电子束蒸发沉积技术先后沉积用于提高紫外反射率的HfO2/SiO2底部膜层、通过交替沉积不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料形成的中部膜层结构，其中高折射率材料为HfO2/Ta2O5或HfO2/ZrO2，低折射率材料为SiO2，以及用于提高耐久性的Ta2O5/SiO2或ZrO2/SiO2顶部膜层，制备具有高紫外反射率、大带宽和高耐久性的组合型紫外光反射膜。进一步地，所述基片先经过预处理。优选的，所述预处理包括以乙醇/乙醚混合液对于基片进行擦拭或清洗，然后以超声清洗器清洗干净。优选的，所述基片为石英玻璃、硼酸盐玻璃、碳化硅等，单面抛光更佳。进一步地，采用等离子体辅助电子束蒸发沉积法在所述基片上先交替沉积HfO2和SiO2，进行底部膜层的制备，接着交替沉积HfO2和Ta2O5与SiO2或HfO2和ZrO2与SiO2，进行中部膜层的制备，再交替沉积Ta2O5和SiO2或ZrO2和SiO2，进行顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合型反射膜，其特征是包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述中部膜层由不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料交替形成，所述高折射率材料为HfO

【技术特征摘要】
1.一种组合型反射膜，其特征是包括底部膜层、中部膜层和顶部膜层，所述中部膜层由不同光学厚度的高折射率材料和低折射率材料交替形成，所述高折射率材料为HfO2和Ta2O5或HfO2和ZrO2，所述低折射率材料为SiO2，所述顶部膜层由不同光学厚度的Ta2O5和SiO2交替沉积形成，或所述顶部膜层由不同光学厚度的ZrO2和SiO2交替沉积形成。


2.根据权利要求1所述的组合型反射膜，其特征是：所述底部膜层用于提高短波紫外光反射率，所述底部膜层由不同光学厚度的HfO2和SiO2交替形成，所述底部膜层的结构为(aHbL)x(cHbL)y(dHbL)z，其中H为高折射率材料HfO2，L为低折射率材料SiO2，a、c、d均为H的光学厚度系数，b为L的光学厚度系数，x、y和z则为膜层数。


3.根据权利要求2所述的组合型反射膜，其特征是：所述a的数值大小为0.10～0.20，所述b的数值大小为0.20～0.30，所述c的数值大小0.15～0.25，所述d的数值大小为0.20～0.30，所述x、y、z的数值大小均为5～15，所述底部膜层的物理厚度为2.00～3.00μm。


4.根据权利要求1-3任一项所述的组合型反射膜，其特征是：所述中间膜层用于提高中波紫外光反射率，所述中间膜层的结构为(iHjAbL)w，其中H为高折射率材料H...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃家祥，陶友季，王受和，祁黎，王俊，吕天一，
申请(专利权)人：中国电器科学研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44