本发明专利技术涉及一种光子晶体多层膜的制备方法，是针对光子晶体在光学材料中的应用情况，采用导电玻璃做基片，以氧化钛、铜作膜层，通过磁控溅射，在基片上溅射TiO2、Cu膜层，以TiO2、Cu交替形成14层多层膜结构，然后对多层膜进行低温回火，提高多层膜的化学物理性能及力学性能，此制备方法工艺先进严密，技术参数准确翔实，产品质量好，纯度高，光学性能好，是十分理想的光子晶体多层膜的制备方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属光学材料的制备及应用的
技术介绍
光子晶体是近年来出现的一种新的光学材料，是由介电参数不同的两种材料周期性排列构成的人工晶体材料；是继电子半导体材料应用以来，最有希望开辟电子信息时代的新材料。光子晶体以光子禁带和光子局域的存在为主要特征，其特性使光子晶体在微光电子器件的集成、光互连、光通讯领域得到应用。光子晶体的带隙结构是最重要的特性，也是光子晶体应用开发的基础，多层膜系结构的光子晶体的禁带内能量损失较低，但禁带宽度有限，而且出现较宽的全角高反射很难；而金属材料与这类光子晶体相比，虽然在宽的频率范围内，在任意入射方向下会有很强的反射性，但是吸收导致了较大的能量损失；由于大部分材料在低于可见光波段存在严重的吸收，研究较少；但由于存在潜在的应用前景，已成为重要的研究课题。磁控溅射技术是重要的薄膜沉积技术之一，已在电子、电气、光学、半导体、航空、 制镜、美术陶瓷、工艺装饰领域得到了应用，光子晶体多层膜也可利用磁控溅射技术制备。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的是针对
技术介绍
的状况，采用直流磁控溅射、射频磁控溅射技术，在导电玻璃上溅射金属、陶瓷多层膜，以大幅度提高光子晶体多层膜的光学性能、力学性能， 使光子晶体多层膜得以在高性能光电子产品中应用。技术方案本专利技术使用的化学物质材料为氧化钛靶材、铜靶材、丙酮、无水乙醇、去离子水、 氩气，其组合用量如下以毫米、毫升、厘米3为计量单位氧化钛靶材TiO2 铜靶材Cu 丙酮CH3COCH3 无水乙醇Oi3CH2OH 去离子水H2O 氩气Ar 导电玻璃ITOΦ 76mm X 15mm Φ 76mm X 15mm 200mL±lmL 200mL±l mL IOOOmLilOmL 10000 cm 3士 100 cm320 mm χ 20 mm X 2 mm 光子晶体多层膜为14层结构，由基层、氧化钛层、铜层、氧化钛层组成，第I层为基层，即导电玻璃ITO层，第II层为氧化钛层，第III层为铜层，第IV层为氧化钛层，第V层为铜层，第VI层为氧化钛层，第VII层为铜层，第VIII层为氧化钛层，第IX为铜层，第X为氧化钛层，第XI层为铜层，第XII层为氧化钛层，第XIII层为铜层，第XIV层为氧化钛层。制备方法如下(1)对制备需要的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制氧化钛靶材固态固体铜靶材固态固体丙酮液态液体无水乙醇液态液体去离子水液态液体氩气气态气体99.99% 99.99 % 99.5 % 99.9% 99.99 % 99.99 %表面粗糙度Ra0.04-0.08pm导电玻璃固态固体(2)清洗导电玻璃基片①将导电玻璃基片垂直置于超声波清洗器中，加入丙酮IOOmL,进行超声清洗，时间20min，清洗后晾干；②将导电玻璃基片置于另一超声波清洗器中，加入无水乙醇IOOmL进行超声清洗，时间20min，然后晾干；③将导电玻璃置于另一超声清洗器中，用去离子水200mL进行超声洗涤，时间 20min，洗涤后晾干；(3)干燥将清洗后的导电玻璃基片置于石英舟中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度50°C，真空度18Pa，干燥时间30min，干燥时输入保护气体氩气；(4)磁控溅射制备光子晶体多层膜光子晶体多层膜的制备是在磁控溅射炉中进行的，是在抽真空、氩气保护、直流磁控溅射、射频磁控溅射、外水循环冷却下完成的；①置放导电玻璃基片打开磁控溅射炉，将导电玻璃平直置于工作台上，正面向上；②开启外水循环冷却装置，进行外水循环冷却；③抽取炉内空气关闭磁控溅射炉，开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强为0. OOOSPa ；④调节炉内工作气压开启氩气瓶、氩气阀，向炉内输入氩气，氩气输入速度30cm7min，使炉内压强恒定在 6. OPa ；⑤开启工作台转动电机，使工作台勻速正反方向转动，转动速度5r/min，并进行正反方向转换，正反方向转换间隔时间为3min ；⑥开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率100W，射频电压80V，射频电流0. 15A，溅射速率0. 67nm/min，溅射时间 120min，溅射膜层厚度80nm，为氧化钛层，即第II层；⑦开启直流磁控溅射调控器，使铜靶材对准工作台上的导电玻璃，进行溅射，溅射功率10W，直流电压300V，直流电流0. 036A，溅射速率7. 7nm/min，溅射时间4. 5min，溅射膜层厚度30nm，为铜层，即第III层；⑧开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率100W，射频电压80V，射频电流0. 15A，溅射速率0. 67nm/min，溅射时间 120min，溅射膜层厚度80nm，为氧化钛层，即第IV层；⑨开启直流磁控溅射调控器，使铜靶材对准工作台上的导电玻璃，进行溅射，溅射功率10W，直流电压300V，直流电流0. 036A，溅射速率7. 7nm/min，溅射时间4. 5min，溅射膜层厚度30nm，为铜层，即第V层；⑩开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率100W，射频电压80V，射频电流0. 15A，溅射速率0. 67nm/min，溅射时间 120min,溅射膜层厚度80nm，为氧化钛层，即第VI层；⑩开启直流磁控溅射调控器，使铜靶材对准工作台上的导电玻璃，进行溅射，溅射功率10W，直流电压300V，直流电流0. 036A，溅射速率7. 7nm/min，溅射时间4. 5min，溅射膜层厚度30nm，为铜层，即第VII层； 开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率100W，射频电压80V，射频电流0. 15A，溅射速率0. 67nm/min，溅射时间 120min，溅射膜层厚度80nm，为氧化钛层，即第VIII层； 开启直流磁控溅射调控器，使铜靶材对准工作台上的导电玻璃，进行溅射，溅射功率10W，直流电压300V，直流电流0. 036A，溅射速率7. 7nm/min，溅射时间4. 5min，溅射膜层厚度30nm，为铜层，即第IX层； 开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率100W，射频电压80V，射频电流0. 15A，溅射速率0. 67nm/min,溅射时间 120min,溅射膜层厚度80nm，为氧化钛层，即第X层；⑩开启直流磁控溅射调控器，使铜靶材对准工作台上的导电玻璃，进行溅射，溅射功率10W，直流电压300V，直流电流0. 036A，溅射速率7. 7nm/min，溅射时间4. 5min，溅射膜层厚度30nm，为铜层，即第XI层；⑩开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率100W，射频电压80V，射频电流0. 15A，溅射速率0. 67nm/min，溅射时间 120min，溅射膜层厚度80nm，为氧化钛层，即第XII层；(g)开启直流磁控溅射调控器，使铜靶材对准工作台上的导电玻璃，进行溅射，溅射功率10W，直流电压300V，直流电流0. 036A，溅射速率7. 7nm/min，溅射时间4. 5min，溅射膜层厚度30nm，为铜层，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光子晶体多层膜的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：氧化钛靶材、铜靶材、丙酮、无水乙醇、去离子水、氩气，其组合用量如下：以毫米、毫升、厘米３为计量单位光子晶体多层膜为１４层结构，由基层、氧化钛层、铜层、氧化钛层组成，第Ｉ层为基层，即导电玻璃ＩＴＯ层，第ＩＩ层为氧化钛层，第ＩＩＩ层为铜层，第ＩＶ层为氧化钛层，第Ｖ层为铜层，第ＶＩ层为氧化钛层，第ＶＩＩ层为铜层，第ＶＩＩＩ层为氧化钛层，第ＩＸ为铜层，第Ｘ为氧化钛层，第ＸＩ层为铜层，第ＸＩＩ层为氧化钛层，第ＸＩＩＩ层为铜层，第ＸＩＶ层为氧化钛层。制备方法如下：（１）对制备需要的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：（２）清洗导电玻璃基片①将导电玻璃基片垂直置于超声波清洗器中，加入丙酮１００ｍＬ，进行超声清洗，时间２０ｍｉｎ，清洗后晾干；②将导电玻璃基片置于另一超声波清洗器中，加入无水乙醇１００ｍＬ进行超声清洗，时间２０ｍｉｎ，然后晾干；③将导电玻璃置于另一超声清洗器中，用去离子水２００ｍＬ进行超声洗涤，时间２０ｍｉｎ，洗涤后晾干；（３）干燥将清洗后的导电玻璃基片置于石英舟中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度５０℃，真空度１８Ｐａ，干燥时间３０ｍｉｎ，干燥时输入保护气体氩气；（４）磁控溅射制备光子晶体多层膜光子晶体多层膜的制备是在磁控溅射炉中进行的，是在抽真空、氩气保护、直流磁控溅射、射频磁控溅射、外水循环冷却下完成的；①置放导电玻璃基片打开磁控溅射炉，将导电玻璃平直置于工作台上，正面向上；②开启外水循环冷却装置，进行外水循环冷却；③抽取炉内空气关闭磁控溅射炉，开启真空泵，抽取炉内空气，使炉内压强为０．０００８Ｐａ；④调节炉内工作气压开启氩气瓶、氩气阀，向炉内输入氩气，氩气输入速度３０ｃｍ３／ｍｉｎ，使炉内压强恒定在６．０Ｐａ；⑤开启工作台转动电机，使工作台匀速正反方向转动，转动速度５ｒ／ｍｉｎ，并进行正反方向转换，正反方向转换间隔时间为３ｍｉｎ；⑥开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率１００Ｗ，射频电压８０Ｖ，射频电流０．１５Ａ，溅射速率０．６７ｎｍ／ｍｉｎ，溅射时间１２０ｍｉｎ，溅射膜层厚度８０ｎｍ，为氧化钛层，即第ＩＩ层；⑦开启直流磁控溅射调控器，使铜靶材对准工作台上的导电玻璃，进行溅射，溅射功率１０Ｗ，直流电压３００Ｖ，直流电流０．０３６Ａ，溅射速率７．７ｎｍ／ｍｉｎ，溅射时间４．５ｍｉｎ，溅射膜层厚度３０ｎｍ，为铜层，即第ＩＩＩ层；⑧开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率１００Ｗ，射频电压８０Ｖ，射频电流０．１５Ａ，溅射速率０．６７ｎｍ／ｍｉｎ，溅射时间１２０ｍｉｎ，溅射膜层厚度８０ｎｍ，为氧化钛层，即第ＩＶ层；⑨开启直流磁控溅射调控器，使铜靶材对准工作台上的导电玻璃，进行溅射，溅射功率１０Ｗ，直流电压３００Ｖ，直流电流０．０３６Ａ，溅射速率７．７ｎｍ／ｍｉｎ，溅射时间４．５ｍｉｎ，溅射膜层厚度３０ｎｍ，为铜层，即第Ｖ层；⑩开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率１００Ｗ，射频电压８０Ｖ，射频电流０．１５Ａ，溅射速率０．６７ｎｍ／ｍｉｎ，溅射时间１２０ｍｉｎ，溅射膜层厚度８０ｎｍ，为氧化钛层，即第ＶＩ层；开启直流磁控溅射调控器，使铜靶材对准工作台上的导电玻璃，进行溅射，溅射功率１０Ｗ，直流电压３００Ｖ，直流电流０．０３６Ａ，溅射速率７．７ｎｍ／ｍｉｎ，溅射时间４．５ｍｉｎ，溅射膜层厚度３０ｎｍ，为铜层，即第ＶＩＩ层；开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率１００Ｗ，射频电压８０Ｖ，射频电流０．１５Ａ，溅射速率０．６７ｎｍ／ｍｉｎ，溅射时间１２０ｍｉｎ，溅射膜层厚度８０ｎｍ，为氧化钛层，即第ＶＩＩＩ层；开启直流磁控溅射调控器，使铜靶材对准工作台上的导电玻璃，进行溅射，溅射功率１０Ｗ，直流电压３００Ｖ，直流电流０．０３６Ａ，溅射速率７．７ｎｍ／ｍｉｎ，溅射时间４．５ｍｉｎ，溅射膜层厚度３０ｎｍ，为铜层，即第ＩＸ层；开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率１００Ｗ，射频电压８０Ｖ，射频电流０．１５Ａ，溅射速率０．６７ｎｍ／ｍｉｎ，溅射时间１２０ｍｉｎ，溅射膜层厚度８０ｎｍ，为氧化钛层，即第Ｘ层；开启直流磁控溅射调控器，使铜靶材对准工作台上的导电玻璃，进行溅射，溅射功率１０Ｗ，直流电压３００Ｖ，直流电流０．０３６Ａ，溅射速率７．７ｎｍ／ｍｉｎ，溅射时间４．５ｍｉｎ，溅射膜层厚度３０ｎｍ，为铜层，即第ＸＩ层；开启射频磁控溅射调控器，使氧化钛靶材对准工作台上的导电玻璃，进行射频磁控溅射，溅射功率１００Ｗ，射频电压８０Ｖ，射频电流０．１...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩培德，张雪，张彩丽，王丽萍，张竹霞，李玉平，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14
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。