[发明专利]一种耐湿热的红外高反射光子晶体薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐湿热的红外高反射光子晶体薄膜及其制备方法，属于表面工程技术领域。所述薄膜由基底、过渡层和光子晶体层三部分构成，由下至上依次为基底、过渡层、光子晶体层，层与层之间相互接触。所述制备方法包括：基底清洗，抽真空及基底加热，离子束清洗，过渡层镀膜及离子束轰击，光子晶体膜层的沉积，取出样品。本发明所述薄膜红外反射率高，并且薄膜结构简单，能够实现3～5um红外高反射，同时能够耐受湿度≥95％、温度50±2℃的湿热环境考核，满足武器装备的使用要求；且制备方法简单。

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，涉及一种耐湿热的红外高反射光子晶体薄膜及其制备方法。

背景技术

武器装备在使用过程中不可避免的会产生红外辐射，所产生的红外辐射信号一旦被敌方的红外制导武器捕获，将会对我方的装备造成致命的威胁，所以必须对武器装备进行红外防护。红外防护可以通过红外反射薄膜来实现。红外防护要求对电磁波具有高反射率，由于武器装备的特殊使用条件，要求制备的薄膜不仅要能够满足红外高反射的光谱指标要求，还需制备的薄膜满足耐湿热的环境要求。以往研究的类似薄膜均未能够实现光子晶体薄膜的耐湿热环境特性要求，该类型的薄膜需要工作在温度高、湿度大的环境中，这种环境中普通的薄膜极易产生膜层脱落现象，从而导致了薄膜的失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐湿热的红外高反射光子晶体薄膜及其制备方法，本发明所述薄膜红外反射率高，并且薄膜结构简单，能够实现3～5um红外高反射，同时能够耐受湿度≥95％、温度50±2℃的湿热环境考核，满足武器装备的使用要求；且制备方法简单。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种耐湿热的红外高反射光子晶体薄膜，所述薄膜由基底、过渡层和光子晶体层三部分构成，由下至上依次为基底、过渡层、光子晶体层，层与层之间相互接触。

优选的，所述基底为玻璃基底、硅片基底或聚酰亚胺基底。

所述过渡层采用厚度为10～30nm厚的Ge膜；

所述光子晶体层由Ge膜层和ZnS膜层交替排列构成，结构为(HL)^5；其中，H表示Ge膜层，L表示ZnS膜层，H的厚度为205～220nm，L的厚度为410～430nm；5为(HL)的周期数；

所述光子晶体层中最下层为Ge膜层，最上层为ZnS膜层，最下层Ge膜层与过渡层接触。

一种耐湿热的红外高反射光子晶体薄膜的制备方法，所述方法包括下列步骤：

(1)清洗基底，并将清洗完成的基底取出，采用氮气吹干，放置于真空室内；

(2)对真空室抽真空，保持真空室的真空度优于1×10^-3Pa；对基底进行加热烘烤，加热温度为180℃，需保持30min以上；

(3)向真空室内通入氩气，开启离子源系统对基底进行离子束清洗；

(4)开启电子枪，在基底上沉积Ge膜过渡层，然后开启离子源系统，对过渡层进行离子束轰击；

(5)开启电子枪，同时开启离子源，在过渡层表面交替沉积Ge膜层和ZnS膜层，直至完成光子晶体层的制备；其中，膜层沉积过程中需保持离子源开启；

(6)薄膜制备完毕后，需继续维持真空状态，关闭加热系统，待真空室内温度自然降温到60℃以下后，关闭抽气系统，打开真空室，取出样品，即得到所述的耐湿热的红外高反射光子晶体薄膜。

其中，步骤(3)～(6)中，需要一直保持真空室的真空度优于1×10^-3Pa。

优选的，步骤(1)所述清洗具体为：将分析纯酒精和丙酮以体积比1:1配置成清洗溶剂，将基底置于清洗溶剂中，然后整体放入超声波清洗机中清洗15min。