[发明专利]一种ZnS红外窗口减反微结构表面的制备方法

说明书

本发明公开了一种ZnS红外窗口减反微结构表面的制备方法，依次经过ZnS基底清洗、Al膜层制备/高分子膜层涂布、Al膜层或高分子膜层中制备微孔结构阵列、等离子体刻蚀和去除膜层。该方法首先在ZnS表面制备Al膜层或高分子膜层(PMMA或光刻胶)，然后采用超快脉冲激光直写技术在膜层中制备微孔阵列，最后采用等离子体刻蚀技术把膜层中的图形刻蚀到ZnS基底上，去除膜层后即可获得具有增透效果的减反微结构表面。该方法具有工艺稳定性及可控性高，可在大面积基底上制备几何尺寸匀称、排列整齐的微孔整列。

技术领域

本发明涉及红外光学窗口技术领域，特别是一种ZnS红外窗口减反微结构表面的制备方法。

背景技术

硫化锌(ZnS)是用于8～12μm长波红外波段的最有前途的红外光学窗口材料，但其折射率比较高，为2.2，表面反射太大，最终透射率只有74％左右，不能满足使用需求。所以必须对ZnS进行表面减反处理。与传统的减反薄膜相比，减反微结构表面是在基底材料表面上直接加工而成，可以通过调节结构几何尺寸达到良好的光学匹配效果，从而起到减反作用。所以，减反微结构表面能够克服减反薄膜所面临的界面结合、折射率匹配、热匹配、材料选择有限等问题。

与本发明最接近的现有技术，是文献①“红外透射材料抗反射表面织构的设计、制备和测量性能”(Douglas S.Hobbs and Bruce D.MacLeod.“Design,fabrication,andmeasured performance of anti-reflecting surface textures in infraredtransmitting materials”。Proceedings of SPIE,2005,5786:349-364)和“高性能抗反射表面浮雕微结构的最新发展”(Douglas S.Hobbs,Bruce D.MacLeod and JuanitaR.Riccobono.“Update on the development of high performance anti-reflectingsurface relief micro-structures”.Proceedings of SPIE,2007,6545:65450Y)中所公开报道的结果，采用激光干涉光刻技术在光刻胶上制备了掩模图形，然后采用等离子体刻蚀技术把掩模图形刻蚀到ZnS基底上；②“ZnS衬底表面亚波长增透结构的设计及制备”(徐启远，刘正堂，李阳平，武倩，张淼，ZnS衬底表面亚波长增透结构的设计及制备，物理学报，2011，60(1)：014103-1-4)中所公开报道的结果，采用传统紫外光刻技术制备了光刻胶掩模图形，然后采用反应离子刻蚀技术把掩模图形刻蚀到ZnS基底上；③文献《红外窗口用硫化锌表面亚波长结构的制备与保护》(李林翰，哈尔滨工业大学硕士学位论文，2015年)中所公开报道的结果，以Ni自组装纳米颗粒作为掩模图形，采用等离子体刻蚀技术把掩模图形刻蚀到ZnS基底上；④“超快脉冲激光扫描技术在CVD ZnS基底上制备减反微孔结构阵列”(Yangping Li,Tianhui Zhang,Siling Fan,Guanghua Cheng.“Fabrication of microhole array on the surface of CVD ZnS by scanning ultrafast pulse laser forantireflection”.Optical Materials,2017,66:356-360.)中所公开报道的结果，采用脉冲激光扫描技术在ZnS基底上直写微孔结构阵列，用作减反表面。

在上述现有技术中，文献①中所用到的激光干涉光刻技术对制备条件要求苛刻，所形成的激光干涉图案对噪音、振动非常敏感，所以不稳定，因此难度比较大；文献②中所用到的传统紫外光刻技术由于衍射极限的限制，很难在大面积范围内制备处尺寸分布及形状匀称的图形阵列；文献③中所用到的自组装技术不能形成结构尺寸匀称的周期性阵列；文献④中用到的激光直写技术不能很好的控制所制备微孔的深度，所以减反效果有限。

发明内容