一种红外透明导电薄膜及其制备方法，在蓝宝石试样的SiO2增透薄膜上或者蓝宝石表面覆盖一层厚度为20～30nm，周期为500～700μm，线宽为2.0～4.0μm的Au网栅薄膜，并通过涂光刻胶、前烘、曝光、显影、后烘、沉积Au薄膜和去光刻胶，形成红外透明导电薄膜。由于Au网栅薄膜的周期远大于红外光的波长，故Au网栅薄膜对红外光学性能影响不大。同时又由于Au网栅薄膜的周期远小于电磁波的波长，所以Au网栅薄膜具有良好的电磁屏蔽功能。因而，Au网栅薄膜可作为蓝宝石的红外透明导电薄膜。结合镀有的SiO2红外增透薄膜，可实现同时有效地提高蓝宝石衬底的红外透过率和电磁屏蔽效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料科学领域，具体是。
技术介绍
目前，红外探测及制导技术几乎被应用到了各种军事作战平台。红外探测器窗口 /头罩将红外传感/成像系统与外界环境分隔开，对系统起着保护作用。可用作3 5 μ m 中波红外波段的探测器窗口 /头罩材料有氧化钇、尖晶石、氮氧铝、蓝宝石等。其中，蓝宝石具有很高的硬度、机械强度及高温稳定性能，能承受新一代导弹高速飞行产生的热冲击力， 而且其透过波段从紫外、可见到红外，透过波段较宽，能够适合光学、电子等多种制导方式要求。因而，蓝宝石是用作中波红外窗口与头罩的最佳候选材料(殷胜昔，楚建新.“蓝宝石整流罩与金属弹体新型的连接方法研究”.航空精密制造技术，2010，46(1) :54 57)。现代军事和空间技术的发展要求红外探测器窗口 /头罩材料除了要具有良好的红外透过率之外，还要能够承受高温、高压、热冲击、大气中的游离灰尘和冰雹等固体粒子的撞击，具备抗电磁干扰的性能。限于人工生长蓝宝石单晶材料的技术和加工水平，蓝宝石的红外透过率无法满足实际使用要求。此外，蓝宝石材料本身的电磁屏蔽效率很低，很容易受到电磁波的干扰，使其工作性能出现不希望的偏差(或者说工作性能被“降级”)。另一方面探测系统内部的电子设备会产生电磁辐射而有可能成为敌方侦察的线索，从而使军事目标暴露。因而，如何有效地提高蓝宝石的红外透过率和电磁屏蔽效率已成为蓝宝石应用在红外窗口/头罩上的关键技术之一。美国海空作战中心采用射频磁控溅射方法在蓝宝石衬底上制备出了单层S^2薄膜和三层 Si02/Si3N4/Si& 复合薄膜(L. F. Johnson, Μ. B. Moran. "Compressive Coatings for Strengthened Sapphire".Proc.of the International Society for Optical Engineering on Window and Dome Technologies and Materials VI, April 1999, Orlando, Florida.)用于提高蓝宝石的红外透过率。该研究表明SW2薄膜和Si02/Si3N4/ SiO2膜系可明显地改善蓝宝石的红外透过率。申请人及课题组成员在蓝宝石衬底上制备了 SiO2 薄膜和 Si02/Si3N4 双层膜系(L. P. Feng, Ζ. Τ. Liu. "Characteristics of Silicon Dioxide Films Prepared on Sapphire，，· Material Science and Engineering B,2005, 122(1) 7 ~ 11. L. P. Feng, Ζ. T. Liu, Q. Li, W. Song. “Investigation of Si02/Si3N4 films prepared on sapphire by r.f. magnetron reactive sputtering". Applied Surface Science, 2006，252 (12) :4064 4070.)，研究发现 SiO2 薄膜和 Si02/Si3N4 双层膜系均可提高蓝宝石的红外透过率。但是，SiO2薄膜、Si02/Si3N4/Si&膜系和Si02/Si3N4膜系都不能够改善蓝宝石的电磁屏蔽效率。
技术实现思路
为了克服现有技术中蓝宝石的电磁屏蔽效率低的问题，本专利技术在镀有SiO2增透薄膜的蓝宝石衬底上提出。本专利技术采取的技术方案是在蓝宝石衬底上镀上SiO2增透薄膜，形成蓝宝石试样； 在蓝宝石试样的SW2增透薄膜上或者蓝宝石表面覆盖一层Au网栅薄膜，形成红外透明导电薄膜。所述的Au网栅薄膜的厚度为20 30nm，Au网栅薄膜的周期为500 700 μ m，Au 网栅薄膜的线宽为2. 0 4. 0 μ m。本专利技术还提出一种制备红外透明导电薄膜的方法，包括以下步骤步骤1，清洗蓝宝石试样。对镀有SiO2增透薄膜的蓝宝石试样进行清洗。清洗的工艺条件为先将蓝宝石试样放在去离子水中用超声波清洗，超声波的功率为100 200W， 超声波的频率为20 MkHz，清洗时间为2 4分钟；然后将蓝宝石试样放在无水乙醇中用超声波清洗，超声波的功率为100 200W，超声波的频率为20 MkHz，清洗时间为3 5分钟，得到清洗干净的蓝宝石试样。步骤2，涂光刻胶。采用旋转涂胶机在清洗干净的蓝宝石试样的SW2薄膜上涂光刻胶。涂光刻胶的工艺条件为在室温下，滴3 5ml的光刻胶在SiO2薄膜上，涂胶机的旋转速度为；3400 3500r/min，旋转时间为47 53s，得到涂有光刻胶的蓝宝石试样。步骤3，前烘。将涂有光刻胶的蓝宝石试样放入烘箱内进行前烘。前烘的工艺条件为前烘温度为105 110°C，前烘保温时间为116 120s ；将所述的蓝宝石试样取出空冷至室温，得到经过前烘的涂有光刻胶的蓝宝石试样。步骤4，曝光。采用光刻机对经过前烘的涂有光刻胶的蓝宝石试样进行曝光。曝光的工艺条件为将具有周期为500 700 μ m，线宽为2. 0 4. 0 μ m的掩模版压在所述的蓝宝石试样的光刻胶表面，曝光时间为38 42s，得到经过曝光的涂有光刻胶的蓝宝石试样。步骤5，显影。对经过曝光的涂有光刻胶的蓝宝石试样进行显影。显影的工艺条件为在室温下，取浓度为3 4%的显影溶液20 30ml，将所述的蓝宝石试样放入显影溶液中显影，显影时间为90 96s，得到经过显影的涂有光刻胶的蓝宝石试样。步骤6，后烘。将经过显影的涂有光刻胶的蓝宝石试样放入烘箱内进行后烘。后烘的工艺条件为后烘的温度为108 112°C，后烘的保温时间为120 U6s，然后将所述的蓝宝石试样取出空冷至室温，得到经过后烘的涂有光刻胶的蓝宝石试样。步骤7，沉积Au薄膜。采用射频磁控溅射方法在经过后烘的涂有光刻胶的蓝宝石试样上沉积Au薄膜。射频磁控溅射的工艺条件为溅射功率为86 90W，Ar气流量为 13. 0 15. 0SCCM,衬底温度为室温，靶基距为6. 0 6. 2cm,溅射气压为0. 2 0. 3Pa,沉积时间5 7min，得到镀有Au网栅薄膜的涂有光刻胶的蓝宝石试样。步骤8，去光刻胶。对镀有Au网栅薄膜的涂有光刻胶的蓝宝石试样进行去光刻胶。 去光刻胶的工艺条件为将镀有Au网栅薄膜的涂有光刻胶的蓝宝石试样放入去胶剂中用超声波清洗，超声波的功率为200 300W，超声波的频率为20 MkHz，清洗时间为4 6 分钟，得到去掉光刻胶镀有Au网栅薄膜的蓝宝石试样。步骤9，清洗。对镀有Au网栅薄膜的蓝宝石试样进行清洗。清洗的工艺条件为 将镀有Au网栅薄膜的蓝宝石试样放在去离子水中用超声波清洗，超声波的功率为200 300W,超声波的频率为20 MkHz，清洗时间为6 8分钟，然后将镀有Au网栅薄膜的蓝宝石试样放在无水乙醇中用超声波清洗，超声波的功率为200 300W，超声波的频率为20 MkHz，清洗时间为6 8分钟，得到红外透明导电薄膜。本专利技术在镀有SiOjf透薄膜的蓝宝石衬底上沉积Au网栅薄膜。由于Au网栅薄膜的周期远大于红外光的波长，所以Au网栅薄膜对红外光学性能影响不大；本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种红外透明导电薄膜，蓝宝石衬底的单面或双面镀上ＳｉＯ２增透薄膜，形成蓝宝石试样；其特征在于：在蓝宝石试样的ＳｉＯ２增透薄膜上或者蓝宝石表面覆盖一层Ａｕ网栅薄膜，形成了红外透明导电薄膜；Ａｕ网栅薄膜的厚度为２０～３０ｎｍ，Ａｕ网栅薄膜的周期为５００～７００μｍ，Ａｕ网栅薄膜的线宽为２．０～４．０μｍ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯丽萍，刘正堂，王印权，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87
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