[发明专利]具有高反射率内壁的微孔光学元件及其制备方法

权利要求书

1.一种具有高反射率内壁的微孔光学元件，其特征在于，包括作为基底的密集排列的方形微孔曲面阵列，以及在所述方形微孔曲面阵列的方形微孔内壁表面覆盖的复合薄膜；

所述复合薄膜由两种材料通过一定的方式形成复合结构，其中，材料层A为氧化铝，材料层B为金属，包括金属铂Pt与金属镍Ni中的一种；

所述复合结构为材料层A和材料层B的周期叠层结构ABAB…ABAB，其中A层厚度包括5nm、10nm和20nm，其中B层厚度包括5nm，10nm，叠层次数包括5次、10次和20次。

2.根据权利要求1所述的具有高反射率内壁的微孔光学元件，其特征在于，所述方形微孔曲面阵列的尺寸为50mm*50mm，方形微孔曲面阵列中微孔形状为边长10um的正方形，相邻微孔之间的孔间距为12um，微孔的深度为0.8mm，方形微孔曲面阵列构造为一球面形状，曲率半径为1m。

3.一种使用原子层沉积技术制作高反射率微孔光学元件的方法，其特征在于，包括：

提供一作为基底的密集排列的方形微孔曲面阵列；

在所述方形微孔曲面阵列的方形微孔内壁表面使用原子层沉积技术制备复合薄膜，其中所述复合薄膜由两种材料通过一定的方式形成复合结构，其中，材料层A为氧化铝，材料层B为金属，包括金属铂Pt与金属镍Ni中的一种；

所述复合结构为材料层A和材料层B的周期叠层结构ABAB…ABAB，其中A层厚度包括5nm、10nm和20nm，其中B层厚度包括5nm，10nm，叠层次数包括5次、10次和20次。

4.根据权利要求3所述的使用原子层沉积技术制作高反射率微孔光学元件的方法，其特征在于，所述复合薄膜的制备具体包括：

[1].选取原材料

根据方形微孔曲面阵列作为薄膜覆盖的基底，选取制备金属铂Pt的化学有机源材料Pt(acac)₂和高纯氧气，选取制备金属镍Ni的有机源材料Ni(acac)₂和高纯氢气，选取制备氧化铝材料的有机源材料Al(CH₃)₃和H₂O，以高纯氮气作为源料的载气和清洁气体；

[2].制作材料层A

[2.1].清洗基底并将清洗后的基底置于反应腔的真空环境中，使用清洁气体不断清洗，保持反应腔体中压力保持稳定在20～40Pa，设置反应腔温度为250℃；

[2.2].在250℃，根据反应工艺条件向反应腔中交替通入有机源材料Al(CH₃)₃、高纯氮气、H₂O、高纯氮气，循环往复，制备出氧化铝层，厚度由循环次数精确控制；

[3].制作材料层B

[3.1].清洗基底并将清洗后的基底置于反应腔的真空环境中，使用清洁气体不断清洗，保持反应腔体中压力保持稳定在20～40Pa，设置反应腔温度为250℃；

[3.2].在250℃，根据Pt金属反应工艺条件向反应腔中交替通入有机源材料Pt(acac)₂、高纯氮气、高纯氧气、高纯氮气，循环往复，制备出金属Pt层，厚度由循环次数精确控制；

或者

在250℃，根据Ni金属反应工艺条件向反应腔中交替通入有机源材料Ni(acac)₂、高纯氮气、高纯氢气、高纯氮气，循环往复，制备出金属Ni层，厚度由循环次数精确控制；

[4].根据需要的叠层次数，将步骤[2]与步骤[3]重复执行。

5.根据权利要求3所述的使用原子层沉积技术制作高反射率微孔光学元件的方法，其特征在于，在所述步骤[2.1]和步骤[3.1]中的清洗工艺如下：丙酮超声5min，无水乙醇超声2min，放烘箱内120度烘1小时。

6.根据权利要求3所述的使用原子层沉积技术制作高反射率微孔光学元件的方法，其特征在于，步骤[2.2]中氧化铝的反应控制工艺条件为：曝露时间/清洗时间/曝露时间/清洗时间分别为5s/60s/5s/60s。

7.根据权利要求3所述的使用原子层沉积技术制作高反射率微孔光学元件的方法，其特征在于，步骤[2.3]中的Pt金属的反应控制工艺条件为：曝露时间/清洗时间/曝露时间/清洗时间分别为80s/60s/20s/60s。