[发明专利]一种红外透明导电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学领域，具体是一种红外透明导电薄膜及其制备方法。

背景技术

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3～5μm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SiO₂薄膜和三层SiO₂/Si₃N₄/SiO₂复合薄膜(L.F.Johnson，M.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SiO₂薄膜和SiO₂/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SiO₂/Si₃N₄双层膜系(L.P.Feng，Z.T.Liu.“Characteristics of Silicon Dioxide Films Prepared on Sapphire”.Material Science and Engineering B，2005，122(1)：7～11.L.P.Feng，Z.T.Liu，Q.Li，W.Song.“Investigation of SiO₂/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SiO₂/Si₃N₄双层膜系均可提高蓝宝石的红外透过率。但是，SiO₂薄膜、SiO₂/Si₃N₄/SiO₂膜系和SiO₂/Si₃N₄膜系都不能够改善蓝宝石的电磁屏蔽效率。

发明内容

为了克服现有技术中蓝宝石的电磁屏蔽效率低的问题，本发明在镀有SiO₂增透薄膜的蓝宝石衬底上提出一种红外透明导电薄膜及其制备方法。