[发明专利]一种亚波长抗反射微结构器件及其表面质量无损后处理工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于亚波长抗反射光学技术领域，涉及一种提高亚波长抗反射微结构器件表面质量的无损后处理方法。

背景技术

为了降低光学窗口的表面反射，传统的方法是在基底表面制备单层或多层抗反射薄膜。但对于这种方法存在诸多问题，如附着性、稳定性差、抗蚀性弱、热胀失配、组分渗透和扩散以及可选择膜料有限等问题。

近年来，亚波长抗反射结构作为一种新型的光学增透方法越来越受到人们的青睐。一般而言，其结构尺寸接近或小于光波波长的周期性结构。由于基底与表面抗反射结构属于同种材料，因而不存在附着性、抗蚀性、稳定性、热胀失配、组分渗透和扩散等问题。而且，通过改变亚波长结构的形貌，能够达到改变抗反射层的等效折射率目的。

根据等效介质理论，圆柱、圆台或棱柱等具有平顶结构的抗反射形貌可以等效于一层单层薄膜，圆锥性抗反射形貌可以等效于多层薄膜系统；但是，无论是平顶结构还是圆锥等非平顶结构，在通过物理或化学方法刻蚀获得微结构过程中，都将会不可避免的在亚波长微结构表面产生微小裂纹、杂质缺陷等，这对于结构光学减反射性能以及结构稳定性将产生重大影响。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种提高亚波长抗反射结构器件表面质量的无损后处理工艺方法，即一种提高亚波长抗反射结构器件表面质量的同质镀膜无损后处理工艺方法，用以进一步降低或消除结构表面微裂纹、缺陷等，从而有效增强现有技术中抗反射结构的抗反射效果以及环境稳定性，如耐高温冲击、抗激光损伤等。

本发明的技术方案是：一种改善亚波长抗反射结构器件表面质量的无损后处理工艺方法，包括如下步骤：

首先，通过物理、化学方法清洗亚波长抗反射结构器件的基底之上的亚波长微结构表面，去除亚波长微结构表面的粉尘、残留杂质；

第二步，将初步清洗后的亚波长抗反射结构器件放置于真空室内，抽真空至10^-3Pa以下，通过低能离子束对基底以及亚波长微结构的表面进行轰击，轰击时间10～30min；

第三步，在基底以及亚波长微结构的表面，以垂直或与垂直方向小角度夹角的方向入射沉积方式生长与亚波长微结构同质的薄膜层，简称同质膜层；同时辅助转动、烘烤。

优选地，该方法所应用的亚波长抗反射结构器件的亚波长微结构与基底为同质。

优选地，所述与基底同质的膜层材料倾斜入射沉积方式中入射小角度在0～20度之间。

优选地，所述同质膜层的厚度小于所述亚波长微结构的高度，在10～100nm厚度大小范围内。

优选地，所述沉积的方式包括电子束蒸发、溅射、热蒸发、原子或电化学沉积。

优选地，所述低能离子束轰击中轰击气体包括Ar、He惰性气体或者N2、O2充当离子源激发的气体；所述离子束轰击激发方式包括射频、脉冲、加热阴极方法。

优选地，所述亚波长微结构包括圆柱、圆台或棱柱的一种或几种混合而成的；亚波长微结构的顶部为平顶，和/或亚波长微结构的顶部为剖面为锥形、弧形和/或半圆形的非平顶结构。

优选地，所述基底材料包括石英，玻璃，蓝宝石、或者由硅、锗、硫化锌或硒化锌制成的红外光学窗口材料。

一种改善后的亚波长抗反射结构器件，其特征在于，基底之上为亚波长微结构表面，亚波长微结构与基底为同质，亚波长微结构表面的与亚波长微结构同质的薄膜层，同质膜层的厚度小于亚波长微结构的高度，同质膜层的厚度在10～100nm厚度大小范围内。

优选地，上述的一种改善后的亚波长抗反射结构器件，其特征在于，采用权利要求1至6任一所述的一种改善亚波长抗反射结构器件表面质量的无损后处理工艺方法制作。

本发明的一种改善亚波长抗反射结构器件表面质量的无损后处理工艺方法与现有后处理技术手段相比具有如下优点：

1)操作简单、方便，可在不破坏器件原有亚波长抗反射结构器件的基础上，实现大面积低成本亚波长结构表面质量的改善；

2)由于结构表面膜层制备是在高真空环境下进行，从而有效避免了传统物理、化学清洗后引入的外部污染。

3)通过在亚波长抗反射结构表面进行同质镀膜处理，不仅能够有效降低微结构表面质量差引起的吸收、散射等损耗，增强现有技术中亚波长抗反射结构的抗反射效果；而且能够同时大幅度减少结构表面微裂纹、杂质、缺陷等分布，有效抑制实际工作状态中抗反射微结构表面微裂纹的扩展、延伸，在提高微结构表面质量的同时增强亚波长微结构器件的环境稳定性。实现对亚波长抗反射结构表面质量(粗糙度、表面形貌等)状况的无损改善性处理。

附图说明