【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学薄膜，具体涉及一种光学窗口低应力疏水保护薄膜及其制备方法。
技术介绍
1、光学窗口是光电装备与外部恶劣环境相接触的光学零部件，在保证光学目标频段高透过率的同时，对零件的抗恶劣环境能力有十分苛刻的要求，目前大部分光电装备的红外窗口保护薄膜采用等离子体增强化学气相沉积（pecvd）工艺制备的类金刚石（dlc）薄膜，dlc薄膜具有折射率适中、光学性能好及致密性好等优点，在红外窗口材料表面具有增加透过性和增强保护的双重作用，且dlc薄膜的沉积方法简单、工艺重复性好，成本较低，易于实现大面积均匀沉积。在光学窗口表面采用pecvd工艺镀制dlc保护薄膜时，膜层的牢固度非常重要，牢固度一定程度上决定了膜层的环境稳定性，膜层牢固度是膜层膜基结合力和内应力共同作用的结果，dlc保护薄膜是一种应力相对较大的薄膜，镀制的dlc薄膜应力过大很容易导致膜层脱落情况,因此降低dlc保护薄膜应力非常重要。
2、另一方面pecvd镀制的dlc薄膜的单晶硅窗口表面，水接触角约为70°~80°左右，疏水性能较差，当光学窗口在雨天、从水中伸出或者被海水飞溅后，表面停留有较多水珠，这种现象也称为“挂水”，表面“挂水”严重降低了光学窗口在中波红外的透过率，影响了光学仪器的正常使用。若要减少水珠在窗口表面的停留，则需要改善窗口的湿润性质，提升窗口表面的疏水性能。
技术实现思路
1、为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种光学窗口低应力疏水保护薄膜及其制备方法，该薄膜疏水性好，机械性能高，
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供了一种光学窗口低应力疏水保护薄膜，包括基片和依次设置在基片上的低应力类金刚石层和氟碳疏水层。
4、按上述方案，所述基片为单晶硅、单晶锗或硫系玻璃中的任一种。
5、按上述方案，所述低应力类金刚石层的厚度为500nm~1000nm，所述氟碳疏水层的厚度为50~200nm。
6、按上述方案，所述氟碳疏水层采用源极式等离子体增强化学气相沉积方法，以c3f8和h2为工艺气体制备。
7、按上述方案，所述低应力类金刚石层与所述氟碳疏水层接触的一侧进行表面氟化。
8、本专利技术的有益效果为：由于基片与氟碳疏水层的结合力较差，采用低应力类金刚石层作为连接匹配层，低应力类金刚石由于应力低，其环境适应性很好，不仅作为连接匹配层，还作为保护薄膜的主体。氟碳疏水层具有良好疏水性，其水接触角达到110°~126°，能够防止光学窗口在雨天、从水中伸出或被海水飞溅后导致的“挂水”现象，而且其还有较好的机械性能，能够满足恶劣环境的使用要求。
9、并且低应力类金刚石层表面氟化可提升其与氟碳疏水层的结合力，提高疏水保护薄膜的环境适应性。
10、第二方面，本专利技术提供了上述光学窗口低应力疏水保护薄膜的制备方法，包括如下步骤：
11、s1.在基片表面沉积低应力类金刚石层；
12、s2.在所述低应力类金刚石层上沉积氟碳疏水层。
13、按上述方案，步骤s1中还包括在沉积形成的类金刚石层上进行表面氟化。
14、按上述方案，所述低应力类金刚石层、低应力类金刚石层的表面氟化以及氟碳疏水层均采用源极式等离子体增强化学气相沉积方法制备。
15、按上述方案，所述低应力类金刚石层以c4h10和ar为工艺气体，源极板偏置电压控制在750~900v。
16、按上述方案，表面氟化以cf4和ar为工艺气体。
17、本专利技术的有益效果是：本专利技术通过同一源极式射频等离子体增强化学气相沉积镀膜机一次完成疏水保护薄膜的制备。
18、所采用的源极式射频等离子体增强化学气相沉积镀膜机在镀制低应力类金刚石层时，通过控制源极板偏置电压，降低sp3/sp2比例，有效的降低了类金刚石层的应力，并辅助一源极板水冷降温，防止零件过热。
19、同时源极式射频等离子体增强化学气相沉积镀膜机在原理上具有一定的刻蚀作用，因此可引入cf4气体对类金刚石层进行氟化反应，另外引入ar对表面进行物理刻蚀，通过控制工艺参数，可精准控制刻蚀速率，并且去除部分类金刚石层后，表面有一定厚度氟化类金刚石薄层，有利于最外层氟碳疏水层与类金刚石层的结合力提升。
20、采用c3f8和h2沉积最外层氟碳疏水层，通过采用c3f8作为碳源和氟源，离解后，基团种类多，一方面保证氟碳疏水层中的c-fx疏水基团的含量，另一方面保证膜层中生成足够的c-c键，并且通过引入h2，由于h+对氟碳疏水层中的sp3杂化有很好的的稳定作用，有效提升了氟碳疏水层机械性能。最终获得了的氟碳疏水层具有较好的机械性能以及优异的疏水性能，水接触角最高达到126°，有效的防止了窗口上“挂水”。本专利技术的制备方法工艺简单，制备设备单一，所得光学窗口低应力疏水保护薄膜的疏水性能好，防窗口“挂水”效果好，机械性能优良、恶劣环境适应性强，并且还具有很好的光学增透性能，可广泛应用于军民用光电探测
【技术保护点】
1.一种光学窗口低应力疏水保护薄膜，其特征在于，包括基片（1）和依次设置在基片（1）上的低应力类金刚石层（2）和氟碳疏水层（3）。
2.根据权利要求1所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜，其特征在于，所述基片（1）为单晶硅、单晶锗或硫系玻璃中的任一种。
3.根据权利要求1所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜，其特征在于，所述类金刚石层（2）的厚度为500nm~1000nm，所述氟碳疏水层（3）的厚度为50~200nm。
4.根据权利要求1所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜，其特征在于，所述氟碳疏水层（3）采用源极式等离子体增强化学气相沉积方法，以C3F8和H2为工艺气体制备。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜，其特征在于，所述低应力类金刚石层（2）与所述氟碳疏水层（3）接触的一侧进行表面氟化。
6.如权利要求1-5任一项所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中还包括在沉积形成的
8.根据权利要求7所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜的制备方法，其特征在于，所述低应力类金刚石层（2）、低应力类金刚石层（2）的表面氟化以及氟碳疏水层（3）均采用源极式等离子体增强化学气相沉积方法制备。
9.根据权利要求8所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜的制备方法，其特征在于，所述低应力类金刚石层（2）以C4H10和Ar为工艺气体，源极板偏置电压控制在750~900V。
10.根据权利要求8所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜的制备方法，其特征在于，表面氟化以CF4和Ar为工艺气体。
...【技术特征摘要】
1.一种光学窗口低应力疏水保护薄膜，其特征在于，包括基片（1）和依次设置在基片（1）上的低应力类金刚石层（2）和氟碳疏水层（3）。
2.根据权利要求1所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜，其特征在于，所述基片（1）为单晶硅、单晶锗或硫系玻璃中的任一种。
3.根据权利要求1所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜，其特征在于，所述类金刚石层（2）的厚度为500nm~1000nm，所述氟碳疏水层（3）的厚度为50~200nm。
4.根据权利要求1所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜，其特征在于，所述氟碳疏水层（3）采用源极式等离子体增强化学气相沉积方法，以c3f8和h2为工艺气体制备。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光学窗口低应力疏水保护薄膜，其特征在于，所述低应力类金刚石层（2）与所述氟碳疏水层（3）接触的一侧进行表面氟化。
...【专利技术属性】
技术研发人员：薛俊，张天行，徐旭，熊涛，何光宗，王航，张政，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：
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