【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学保护膜，尤其涉及一种中长波红外增透保护膜及其制备方法。
技术介绍
1、红外光学材料主要用于光电探测器的透镜、窗口等直接与外部环境接触的关键部件。随着现代先进军用光学系统的飞速发展，在弹载红外精确制导系统及机载红外搜索跟踪系统等应用领域，对红外窗口材料的性能要求日益严格。为满足红外探测与制导的工作需求，一方面要求红外窗口具有足够的力学性能，能够承受高速飞行过程中的灰尘及冰雹等固体颗粒的撞击，尤其是抵抗风沙冲击以及雨水腐蚀的能力；另一方面还要求红外窗口具备良好的光学性能，即，在红外波段内具有足够高的透过率。
2、si材料是目前最重要的红外光学材料之一，可用于制备中长波红外窗口材料。然而，si材料在红外波段的高折射导致了较大的反射损耗，使其对波长大于8μm的红外光的透过率显著降低。同时，si材料的力学性能较差，难以抵御室外工作时大气环境中雨滴、沙石的冲刷侵蚀。因此，si材料作为光学窗口使用时需要镀制红外增透保护膜，以提高其光学透过率，同时对红外窗口起到有效的保护作用。红外增透保护膜质量的好坏直接决定了光电探测器性能的好坏，是现代光电探测系统中不可或缺的关键部件之一。
3、目前，红外增透保护膜通常采用多层结构设计，制备时需要层层沉积，制备程序复杂，而且，若制备的薄膜过厚，容易由于应力积累产生脱落，薄膜过薄，则容易产生控制误差，导致光学性能下降。
4、因此，如何提供一种结构简单、制备方便且性能优异的中长波红外增透保护膜，是当前亟待解决的技术问题。
技术实现思
1、针对上述技术问题，本专利技术提出一种中长波红外增透保护膜及其制备方法，该中长波红外增透保护膜为单层结构，结构简单，且具有高硬度，在8-16μm波长范围内具有高透过率。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
3、本专利技术提供了一种中长波红外增透保护膜，保护膜的组分包括化学式为m3n4的氮化物；其中，m代表金属元素，为zr或hf；氮化物为立方晶系、晶体空间群为i43d；保护膜中n元素的摩尔比例为54％～60％。
4、在其中一些实施例中，保护膜中n元素的摩尔比例为57％。
5、在其中一些实施例中，保护膜的厚度为200nm～950nm。
6、本专利技术还提供了上述任一项技术方案所述的中长波红外增透保护膜的制备方法，包括以下步骤：
7、清洗基底；
8、在ar气环境中对基底进行等离子清洗；
9、以金属元素作为靶材，在ar和n2混合气体环境中，通过高功率脉冲磁控溅射对靶材进行溅射，使金属元素与n2反应生成氮化物并沉积在基底上，以在基底上获得中长波红外增透保护膜。
10、在其中一些实施例中，进行高功率脉冲磁控溅射时，平均功率为200w～500w，占空比为1％～5％，频率为800hz～1200hz，ar与n2的流量比为40:(6～12)，溅射气压为0.5pa～1.0pa，衬底偏压为-50v～-100v。
11、在其中一些实施例中，溅射过程中不对基底进行额外加热，沉积时间不少于30min。
12、在其中一些实施例中，沉积时间为60min。
13、在其中一些实施例中，靶材的纯度在99％以上。
14、在其中一些实施例中，进行等离子清洗时，压强为1.0pa，清洗功率为300w。
15、在其中一些实施例中，清洗基底的具体步骤为：依次采用无水乙醇、超纯水、丙酮和无水乙醇作为清洗液清洗基底，每次清洗时，将基底置于盛有清洗液的超声波清洗机中清洗。
16、与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
17、1、本专利技术提供的中长波红外增透保护膜，其成分为立方晶系的zr3n4或hf3n4，晶体空间群为i43d，由于其具有良好的结晶性，能够有效降低缺陷态导致的光吸收，且其折射率介于空气与si之间，因而能在8-16μm的中长波红外波长范围内对si起到良好的减反射效果，该中长波红外增透保护膜镀制在si材料上，能够使si材料的平均透过率提升约5％；
18、2、本专利技术提供的中长波红外增透保护膜为单层结构，结构简单、制备方便，且该单层的红外增透保护膜在具有高透过率的同时，硬度超过20gpa，还具有良好的疏水性，能够满足红外探测与制导领域的使用要求，在光电探测器、弹载红外精确制导系统及机载红外搜索跟踪系统等领域具有良好的应用前景；
19、3、本专利技术提供的中长波红外增透保护膜的制备方法，无污染，成本低，简单易行且保护膜生长周期短，同时，制备获得的中长波红外增透保护膜具有良好的结晶性，有效避免了由保护膜中的缺陷导致的光吸收，提高保护膜在8-16μm的波长范围内的透过率，致密性高，表面光滑。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种中长波红外增透保护膜，其特征在于，保护膜的组分包括化学式为M3N4的氮化物；其中，M代表金属元素，为Zr或Hf；所述氮化物为立方晶系、晶体空间群为I43d；所述保护膜中N元素的摩尔比例为54％～60％。
2.根据权利要求1所述的中长波红外增透保护膜，其特征在于，所述保护膜中N元素的摩尔比例为57％。
3.根据权利要求1所述的中长波红外增透保护膜，其特征在于，所述保护膜的厚度为200nm～950nm。
4.权利要求1-3任一项所述的中长波红外增透保护膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的中长波红外增透保护膜的制备方法，其特征在于，进行所述高功率脉冲磁控溅射时，平均功率为200W～500W，占空比为1％～5％，频率为800Hz～1200Hz，Ar与N2的流量比为40:(6～12)，溅射气压为0.5Pa～1.0Pa，衬底偏压为-50V～-100V。
6.根据权利要求5所述的中长波红外增透保护膜的制备方法，其特征在于，溅射过程中不对所述基底进行额外加热，沉积时间不少于30min。
8.根据权利要求5所述的中长波红外增透保护膜的制备方法，其特征在于，所述靶材的纯度在99％以上。
9.根据权利要求4所述的中长波红外增透保护膜的制备方法，其特征在于，进行所述等离子清洗时，压强为1.0Pa，清洗功率为300W。
10.根据权利要求4所述的中长波红外增透保护膜的制备方法，其特征在于，清洗基底的具体步骤为：依次采用无水乙醇、超纯水、丙酮和无水乙醇作为清洗液清洗基底，每次清洗时，将基底置于盛有清洗液的超声波清洗机中清洗。
...【技术特征摘要】
1.一种中长波红外增透保护膜，其特征在于，保护膜的组分包括化学式为m3n4的氮化物；其中，m代表金属元素，为zr或hf；所述氮化物为立方晶系、晶体空间群为i43d；所述保护膜中n元素的摩尔比例为54％～60％。
2.根据权利要求1所述的中长波红外增透保护膜，其特征在于，所述保护膜中n元素的摩尔比例为57％。
3.根据权利要求1所述的中长波红外增透保护膜，其特征在于，所述保护膜的厚度为200nm～950nm。
4.权利要求1-3任一项所述的中长波红外增透保护膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的中长波红外增透保护膜的制备方法，其特征在于，进行所述高功率脉冲磁控溅射时，平均功率为200w～500w，占空比为1％～5％，频率为800hz～1200hz，ar与n2的流量比为40:(6～12)，溅射气压...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。