[发明专利]一种可调控的掺杂纳米晶可饱和吸收体及其制备方法

权利要求书

1.一种可调控的掺杂纳米晶可饱和吸收体及其制备方法，包括基底（1）、镀在所述基底（1）上表面依次层叠并掺杂过渡金属离子的高折射率膜层（2），所述相邻两层高折射率膜层（2）之间设有一层低折射率膜层（3），镀在远离基片最顶层的低折射率膜层表面的电极（4）以及镀在基底（1）表面高折射膜层上的电极（5）。

2.根据权利要求1所述的一种可调控的掺杂纳米晶可饱和吸收体及其制备方法，其特征在于：所述的基底（1）为蓝宝石玻璃、氟化物、Ⅱ-Ⅵ族化合物、硅、锗等中红外透明光学材料；所述高折射率膜层（2）是折射率为2.5~3的掺杂有过渡金属离子的Ⅱ-Ⅵ族化合物膜层，所述低折射率膜层（3）是折射率为1.3~2氟化物膜层;所述掺杂有过渡金属离子的高折射率膜层（2）为由高折射率膜层为基体，掺杂Cr²⁺、Co²⁺或Fe²⁺制备成的Cr²⁺:H、Co²⁺:H或Fe²⁺:H掺杂纳米晶薄膜，薄膜中掺杂离子的浓度范围是1×10¹⁷~1×10¹⁹ cm^-3;所述的电极（4）和（5）材料是导电性能良好的金属（如金、铝等）、氧化物（如ITO、FTO等）或者石墨烯。

3.根据权利要求2所述的一种可调控的掺杂纳米晶可饱和吸收体及其制备方法，其特征在于：所述高折射率膜层（2）采用硫化锌或硒化锌材料。

4.根据权利要求2所述的一种可调控的掺杂纳米晶可饱和吸收体及其制备方法，其特征在于：所述低折射率膜层（3）采用氟化钙或氟化镁膜层。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种可调控的掺杂纳米晶可饱和吸收体及其制备方法，其特征在于包括如下步骤：

对基底进行清洁处理；

清洁处理后，迅速将基底放入电子束蒸镀（EBE）腔室内，抽真空后，用电子束蒸镀法在基底上沉积一层折射率为2.5~3的Ⅱ-Ⅵ族化合物膜层，在沉积过程中，同时掺杂一定浓度的过渡金属离子；

步骤结束后，继续在Ⅱ-Ⅵ族化合物膜层上表面用电子束蒸镀法沉积一层折射率为1.3~2的氟化物材料；

重复步骤制备得到一定厚度的增透膜；

重复步骤，在衬底另一面制备得到相同厚度的增透膜；

在远离基片最顶层的低折射率膜层和基底表面的高折射膜层上表面蒸镀一层电极。

6.根据权利要求5所述的一种可调控的掺杂纳米晶可饱和吸收体及其制备方法，其特征在于所述步骤中，真空高于1×10^-3 Pa，采用电子束蒸镀的方法在直接在高折射率膜层中掺杂一定浓度的过渡金属离子形成掺杂的膜层。

7.根据权利要求5所述的一种可调控的掺杂纳米晶可饱和吸收体及其制备方法，其特征在于所述步骤中，调节掺杂离子的浓度、基底温度、退火温度、沉积速率等参数，可以制备得到不同尺寸的纳米晶粒薄膜，实现对激光特性的调控。

8.根据权利要求5所述的一种可调控的掺杂纳米晶可饱和吸收体及其制备方法，其特征在于所述步骤中，于真空高于1×10^-3 Pa下，采用电子束蒸镀的方法在高折射率膜层上表面沉积设定厚度的低折射率膜层。

9.根据权利要求5所述的一种可调控的掺杂纳米晶可饱和吸收体及其制备方法中，其特征在于所述步骤中，由过渡金属离子掺杂的Ⅱ-Ⅵ族化合物材料和氟化物材料制备的多层薄膜构成的增透膜，既能实现对激光的调制，又能实现元件表面的减反射。

10.根据权利要求5所述的一种可调控的掺杂纳米晶可饱和吸收体及其制备方法，其特征在于所述步骤中，对该掺杂纳米晶可饱和吸收体施加电场和温度场，调节场强，实现对激光器输出特性的调控。