[发明专利]一种可见光/红外波段纳米光学吸收涂层及其制备方法

说明书

一种可见光/红外波段纳米光学吸收涂层及其制备方法，属于材料技术领域。包括金属基板及生长于金属基板上的具有光电响应特性的半导体光学涂层薄膜，所述金属基板为可见光/红外高反射率金属基板，所述半导体光学涂层薄膜的厚度为10nm～180nm，采用磁控溅射法、热蒸发法或分子束外延法等真空物理气相沉积方式生长。本发明得到的半导体光学涂层薄膜厚度为10～180nm时截止波长即可覆盖400nm～1800nm的范围，其厚度远小于光学吸收波长的1/4；且具有制备工艺简单、超薄、易于大面积集成等优点，在光学镜片涂层、超薄光电探测器以及太阳能电池等领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种可见光/红外波段纳米光学吸收涂层及其制备方法。

背景技术

光学涂层由一种或多种电介质或金属薄膜构成，是各种光学器件的关键部分，在光学镜片涂层、超薄光电探测器以及太阳能电池等领域有广泛的应用前景。现有的纳米光学涂层主要是在硅片等硬质半导体基底上制备得到的，涂层为1/4波长厚度的半导体薄膜，才能实现截止波长覆盖可见光及近红外范围的应用。现有的纳米光学涂层厚度较厚，成本高，制备工艺也较复杂。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，提出了一种可见光/红外波段纳米光学吸收涂层及其制备方法。本发明在高反射率的柔性金属基板上制备半导体光学涂层，制得的光学涂层薄膜厚度较薄，且在可见光/近红外波段内具有高减反的效果，可广泛应用于光学镜片涂层、超薄光电传感器、超薄太阳能电池等领域。

本发明的技术方案为：

一种可见光/红外波段纳米光学吸收涂层，包括金属基板及生长于金属基板上的具有光电响应特性的半导体光学涂层薄膜，所述金属基板为可见光/红外高反射率金属基板，所述半导体光学涂层薄膜的厚度为10nm～180nm。

进一步地，所述可见光/红外高反射率金属基板为可见光/红外高反射率柔性金属基板，具体为铝箔、铜箔、金箔等，其表面粗糙度为1nm以下。

进一步地，所述半导体光学涂层薄膜为锗锡合金薄膜等半导体合金薄膜，以及锗薄膜等半导体薄膜，具有良好的光电转换和光学吸收特性。

进一步地，所述半导体光学涂层薄膜采用真空物理气相沉积方式生长，具体为磁控溅射法、热蒸发法或分子束外延法等。

一种可见光/红外波段纳米光学吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：选择可见光/红外高反射率柔性金属基板，分别采用乙醇、去离子水清洗，吹干；

步骤2：在步骤1清洗吹干后的可见光/红外高反射率柔性金属基板上制备10～180nm厚的锗锡合金薄膜；具体过程为：在10^-8Torr以下的真空环境下，将可见光/红外高反射率柔性金属基板在200～400℃下处理30min～1h，以去除基板表面的附着气体，降温至室温；保持10^-8Torr以下的真空环境，将锗源升温至1000～1200℃，锡源升温至1000～1200℃，金属基板升温至100～250℃；打开锗源、锡源和基片挡板，采用分子束外延法在金属基板表面生长锗锡合金薄膜。

进一步地，所述锗源和锡源以体积百分比计纯度不低于99.99％。

进一步地，所述锗源和锡源的升温速率为7℃/min，金属基板的升温速率为1℃/min。

进一步地，所述可见光/红外高反射率柔性金属基板为铝箔、铜箔、金箔等，其表面粗糙度为1nm以下。