一种多波段兼容隐身膜系结构及其制备方法技术

本申请涉及一种多波段兼容隐身膜系结构及其制备方法，膜系结构包括重复层、光栅层，重复层包括从内往外依次设置的电介质层和金属层，重复层设置至少两层，电介质层连接于基底层表面，光栅层为周期微纳结构；制备方法包括:在基底材料表面均匀沉积电介质层、金属层和一氧化硅层；在一氧化硅层的表面制备周期性分布的光刻胶层；对光刻胶层以外的一氧化硅层进行处理腐蚀。实现了可见光(0.38μm

【技术实现步骤摘要】
中的任意一种或多种。
[0012]优选的，所述金属层的材料为铝、银、金的任意一种或多种。
[0013]当重复层为多层时，由于重复层包括电介质层和金属层，所以会有多个电介质层和多个金属层。多个电介质层可以为相同材质，也可以为不同材质。多个金属层可以为相同材质也可以为不同材质。
[0014]可选的，当重复层为两层时，即有两个电介质层和两个金属层，此时：
[0015]所述电介质层的材料为ZnS、Al2O3、SiO2、TiO2、Si3N4、ZnSe、PbTe、MgF2、PbF2中的一种或两种。
[0016]所述金属层的材料为铝、银、金的任意一种或两种。
[0017]优选的，所述光栅层的材料为一氧化硅或碳化硅。
[0018]通过上述方案，光栅层材料的选择，一氧化硅膜层在10.6μm激光波长处具有很强的吸收特性，将一氧化硅与ZnS
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Al四层膜层膜系相结合，实现了可见光、中远红外波段和激光波长兼容隐身。选择氮化硅膜层材料解决了远红外与10.6μm激光的矛盾，与ZnS
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Al四层膜层结合，具有灵活的光控特性，实现了可见光、中远红外波段和激光波长兼容隐身。优选的，所述光栅层的光栅结构的周期在微纳米量级。
[0019]优选的，所述光栅层的光栅结构包括多个垂直于金属层的柱体，光栅层的每个柱体的底面为任意形状。
[0020]所述光栅层的表面平整。
[0021]具体的，光栅层柱体的底面形状可以为圆形、正方形、三角形、五边形、椭圆形等。
[0022]优选的，所述光栅层柱体的底面形状为圆形时，光栅层的底面直径为10
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25μm，光栅结构的周期常数为30
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50μm。
[0023]电介质层(1)厚度为100
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200nm，金属层(2)厚度为30
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50nm，电介质层(3)厚度为100
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200nm，金属层(4)厚度为30
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50nm，光栅层(5)的厚度为200
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3000nm。
[0024]优选的，所述光栅层的厚度为200
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3000nm。
[0025]优选的，所述多波段兼容隐身膜系结构的可见光(0.38μm
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0.78μm)平均透射率>70％，在3
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5μm的平均反射率>88％，在8
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14μm的平均反射率>90％，在1.05
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1.08μm的最大反射率<10％，在10.55
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10.65μm的最大反射率<5％。
[0026]第二方面，本申请提供一种多波段兼容隐身膜系结构的制备方法，采用镀膜法在所述基底层上依次交替沉积ZnS和铝层，最外层为刻蚀加工的一氧化硅层光栅，具体采用如下的技术方案：
[0027]多波段兼容隐身膜系结构的制备方法，包括如下步骤:
[0028]步骤1:通过磁控溅射法在基底材料表面均匀沉积电介质层、金属层、电介质层、金属层，一氧化硅层；
[0029]步骤2:在一氧化硅层的表面涂覆光刻胶，按照预定参数的光栅层周期结构进行曝光显影，得到周期性分布的光刻胶层；
[0030]步骤3:通过氢氟酸或硝酸对光刻胶层以外的一氧化硅层进行处理腐蚀，然后剥离光刻胶层，清洗获得光栅层，得到多波段兼容隐身膜系结构。
[0031]优选的，所述电介质层、金属层的沉积方法为电子束蒸发镀膜、热蒸发镀膜、磁控溅射镀膜中的任意一种。
[0032]所述光刻胶的厚度满足：对光刻胶层以外的一氧化硅层进行处理腐蚀得到光栅层时，光刻胶层仍然能对其覆盖位置的一氧化硅层起到保护作用。
[0033]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
[0034]1.本申请通过对膜层叠加与一氧化硅光栅结构相结合的方法，解决了可见光、远红外与10.6μm激光的矛盾，并且通过Al/ZnS膜系结构与SiO光栅结构复合，实现了可见光、中远红外、1.06μm和10.6μm激光多波段的兼容隐身，若将其应用在武器装备上，可以有效降低被红外和激光探测发现的概率，保护我军重要军事目标，提高武器装备的战场生存能力；
[0035]2.本申请的激光红外多波段兼容隐身薄膜制作原材料只有三种材料，膜层层数只有5层，结构简单，重量轻、厚度薄，加工制作工艺成熟，易于规模化生产和应用；
[0036]3.本申请采用湿法刻蚀在光刻胶上完成预定参数的光栅结构，曝光显影后，得到周期性光刻胶结构，形成SiO光栅微结构取代膜层，避免了膜系层数过多带来的弊端；
[0037]4.本申请通过对磁控溅射、电子束蒸发镀膜工艺优化，实现对膜层厚度、均匀度的控制，实现更灵活的光谱控制特性。
附图说明
[0038]图1为本申请的多波段兼容隐身膜层的结构示意图，其中(a)为光栅层为圆柱的多层微纳结构，(b)为光栅层的底面是正方形的长方体多层微纳结构；
[0039]图2为本申请涉及的三层吸收结构的整体加工工艺示意图；
[0040]图3为多波段兼容隐身膜层在400nm
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1000nm波长范围的透射光谱图；
[0041]图4为多波段兼容隐身膜层在400nm
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1200nm波长范围的吸收光谱图；
[0042]图5为多波段兼容隐身膜层在400nm
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1200nm波长范围的反射光谱图；
[0043]图6为多波段兼容隐身膜层在2000nm
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14000nm波长范围的吸收光谱图；
[0044]图7为多波段兼容隐身膜层在2000nm
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14000nm波长范围的反射光谱图。
[0045]附图标记：1、电介质层；2、金属层；3、电介质层；4、金属层；5、光栅层；6、光刻胶层；7、基底层；8、一氧化硅层。
具体实施方式
[0046]下面结合具体实施方式对本申请做进一步说明:
[0047]实施例1
[0048]图1为本申请的可见光、激光、红外多波段兼容隐身膜层的结构示意图。
[0049]结合图1(a)，多波段兼容隐身复合结构包括基底层7、膜系结构和光栅层5(圆柱形周期结构)，本实施例中，基底层7的材料为PI薄膜，膜系结构为在基底层7上依次设置的电介质层1、金属层2、电介质层3、金属层4，电介质层1为ZnS膜层1、金属层2为铝膜层、电介质层3为ZnS膜层、金属层4为铝膜层、光栅层5为一氧化硅光栅层。
[0050]电介质层1的厚度为200nm，金属层2的厚度为50nm，电介质层3的厚度为150nm，金属层4的厚度为50nm，光栅层5的厚度为2μm。其中，光栅层5为刻蚀加工的圆柱型周期光栅结构。光栅层5的主体材料为一氧化硅，光栅结构的周期在微米量级。光栅层5的结构参数为：周期为30μm，圆柱的直径为20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多波段兼容隐身膜系结构，其特征在于，包括依次叠加设置的重复层、设置于最外部重复层表面的光栅层(5)，重复层包括从内往外依次设置的电介质层和金属层，重复层设置至少两层，电介质层连接于基底层(7)表面，光栅层(5)为周期性的微纳结构。2.根据权利要求1所述的多波段兼容隐身膜系结构，其特征在于，所述电介质层的材料为ZnS、Al2O3、SiO2、TiO2、Si3N4、ZnSe、PbTe、MgF2、PbF2中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的多波段兼容隐身膜系结构，其特征在于，所述金属层的材料为铝、银、金的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的多波段兼容隐身膜系结构，其特征在于，所述光栅层(5)的材料为一氧化硅或碳化硅。5.根据权利要求1所述的多波段兼容隐身膜系结构，其特征在于，所述光栅层(5)的光栅结构的周期在微米量级。6.根据权利要求1所述的多波段兼容隐身膜系结构，其特征在于，所述光栅层(5)的每个柱体的底面为任意形状。7.根据权利要求6所述的多波段兼容隐身膜系结构，其特征在于，所述光栅层(5)柱体的底面形状为圆形时，光栅层(5)的底面直径为10
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25μm，光栅结构的周期常数为30
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50μm。8.根据权利要求1任一权利要求所述的多波段兼容隐身膜系结构，其特征在于：所述重复层为两层时，基底层(7)表面向外依次为电介质层(1)、金属层(2)、电介质层(3)、金属层(4)，电介质层(1)厚度为100
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋盛菊，李永远，孙光，刘焱飞，雍颖琼，程奇峰，张宏江，李晟嘉，李旗挺，阳佳，杜立超，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：