一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的制备方法技术

一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的制备方法，它涉及一种复合薄膜的制备方法。本发明专利技术的目的是要解决现有材料发射率变化小、易受环境温度影响、难以连续制造和沉积速度缓慢的问题。方法：一、离子束轰击；二、膜层沉积，得到具有红外长波选择发射特性的复合薄膜。本发明专利技术制备的一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜能在高温下使用，薄膜红外波段发射率选择性能力基本与初始状态相同，该技术是一种低成本、安全、简单的薄膜制备技术；且在高温下光学性能不变，提高了器件的使用寿命，同时还降低了成本。时还降低了成本。时还降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种复合薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外线。红外热像仪是利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元上，由探测器将红外辐射能转换成电信号，经放大处理、转换或标准视频信号通过电视屏或监测器显示红外热像图。
[0003]根据维恩位移定律，在一定温度下，绝对黑体的温度与辐射最大值相对应的峰值波长的乘积为一常数，因此高温物体的辐射中心波长更短，而低温物体的辐射中心波长更长。通过一定的表面处理手段可以改变表面辐射特性，使其显示出与温度特征不一致的辐射特征。
[0004]为了实现红外波段的变发射率，通常会采用遮挡、物理冷却、表面涂覆变发射率材料等方式来抑制目标红外辐射特征，但这些措施往往只对材料表面起隐身作用，随着背景环境的温度改变，作用并不明显。
[0005]因此，研制光谱选择性突出、结构及工艺简单的变发射率材料对红外探测和显示具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是要解决现有材料发射率变化小、易受环境温度影响、难以连续制造和沉积速度缓慢的问题，而提供一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的制备方法。
[0007]一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的制备方法，具体是按以下步骤制备的：
[0008]一、离子束轰击：
[0009]对表面处理的基底进行离子束轰击，得到离子束轰击的基底；
[0010]二、膜层沉积：
[0011]采用磁控溅射法、电子束蒸镀法或者电阻蒸镀法依次沉积在离子束轰击的基底上沉积缓冲层、高反射层和介电层，得到具有红外长波选择发射特性的复合薄膜；
[0012]步骤二中所述的缓冲层的材质为NiCr合金或SiO2；
[0013]步骤二中所述的高反射层的材质为金、银、铜、铝、钛或合金；
[0014]步骤二中所述的介电层的材质为SiO2、Al2O3、Si3N4和HfO2中的一种或其中几种。
[0015]本专利技术的原理及优点：
[0016]一、本专利技术一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜为四层结构，包括缓冲层、高反射层和介电层，其中介电层是SiO2、Al2O3、Si3N4和HfO2中的一种或其中几种的混合物；缓冲层是增加高反射层与基底和介电层的结合力，同时它的存在不会影响器件光学性质；
高反射层能够保证在不同基底上红外波段具有相似的发射率选择性特征；介电层是调节红外波段发射率选择性，吸收峰的波长由介电层的介电常数来调节，通过堆叠不同介电材料，来有效拓宽特定波段的吸收带，使得无机复合薄膜器件在中红外波段(3
‑
5μm)的发射率约为0.2，在长红外波段(8
‑
14μm)的发射率约为0.9，实现红外波段发射率的选择性；
[0017]二、本专利技术制备的一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜能在高温下使用，薄膜红外波段发射率选择性能力基本与初始状态相同，该技术是一种低成本、安全、简单的薄膜制备技术；且在高温下光学性能不变，提高了器件的使用寿命，同时还降低了成本；
[0018]三、本专利技术制备的一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜所使用的材料生产成本低，易存放且没有安全隐患。
[0019]本专利技术可获得一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的结构示意图；
[0021]图2为实施例1制备的具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的发射率图；
[0022]图3为实施例2制备的具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的发射率图；
[0023]图4为实施例3制备的具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的发射率图；
[0024]图5为实施例4制备的具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的发射率图。
具体实施方式
[0025]以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本专利技术的范围。
[0026]具体实施方式一：本实施方式一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的制备方法，具体是按以下步骤制备的：
[0027]一、离子束轰击：
[0028]对表面处理的基底进行离子束轰击，得到离子束轰击的基底；
[0029]二、膜层沉积：
[0030]采用磁控溅射法、电子束蒸镀法或者电阻蒸镀法依次沉积在离子束轰击的基底上沉积缓冲层、高反射层和介电层，得到具有红外长波选择发射特性的复合薄膜；
[0031]步骤二中所述的缓冲层的材质为NiCr合金或SiO2；
[0032]步骤二中所述的高反射层的材质为金、银、铜、铝、钛或合金；
[0033]步骤二中所述的介电层的材质为SiO2、Al2O3、Si3N4和HfO2中的一种或其中几种。
[0034]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的表面处理的基底是将基底依次在丙酮、甲醇和超纯水中超声清洗20min～30min，再使用氩气吹干得到的。其它步骤与具体实施方式一相同。
[0035]具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的基底为硬质基底或柔性基底。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
[0036]具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的硬质基底为石英玻璃、单抛硅片或铝板；所述的柔性基底为聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙
二醇酯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、铝箔或钛箔。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
[0037]具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一中离子束轰击采用氩离子，离子束电流为7A～20A，电压为120V，轰击的时间为5min～10min。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
[0038]具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤一中所述的表面处理的基底的温度为室温或100℃～400℃。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
[0039]具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤二中所述的缓冲层的厚度为1nm～50nm。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
[0040]具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤二中所述的高反射层的厚度为10nm～500nm。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
[0041]具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤二中所述的介电层的厚度为10nm～2000nm。其它步骤与具体实施方式一至八相同。
[0042]具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤二中所述的NiCr合金中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的制备方法，其特征在于该制备方法具体是按以下步骤制备的：一、离子束轰击：对表面处理的基底进行离子束轰击，得到离子束轰击的基底；二、膜层沉积：采用磁控溅射法、电子束蒸镀法或者电阻蒸镀法依次沉积在离子束轰击的基底上沉积缓冲层、高反射层和介电层，得到具有红外长波选择发射特性的复合薄膜；步骤二中所述的缓冲层的材质为NiCr合金或SiO2；步骤二中所述的高反射层的材质为金、银、铜、铝、钛或合金；步骤二中所述的介电层的材质为SiO2、Al2O3、Si3N4和HfO2中的一种或其中几种。2.根据权利要求1所述的一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的制备方法，其特征在于步骤一中所述的表面处理的基底是将基底依次在丙酮、甲醇和超纯水中超声清洗20min～30min，再使用氩气吹干得到的。3.根据权利要求1所述的一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的制备方法，其特征在于步骤一中所述的基底为硬质基底或柔性基底。4.根据权利要求3所述的一种具有红外长波选择发射特性的复合薄膜的制备方法，其特征在于所述的硬质基底为石英玻璃、单抛硅片或铝板；所述的柔性...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翔，方盈盈，赵九蓬，李垚，王伟东，艾夏，刘佳琪，刘成国，
申请(专利权)人：北京航天长征飞行器研究所，
类型：发明
国别省市：