[发明专利]一种基于磁控溅射的可见红外窗口减反射膜及制备方法

说明书

本发明公开一种基于磁控溅射的可见红外窗口减反射膜及制备方法，属于光学薄膜技术领域。主要是用磁控溅射镀制方法，摒弃常规高效减反膜使用硬度低的氟化镱、硫化锌等软膜材料，而是使用氧化钇、氧化钛、氧化铝等硬质氧化物保护膜，经过设计优化形成能用于硫化锌基地的可见、微光、红外共窗口高强减反膜。该膜系能够在0.4um～0.75um，1.57um波段范围内反射率5％，在7.4um～10.7um范围内透过率大于92％，且膜层表面质量、牢固性良好，能抗GJB2485‑95中规定的摩擦试验、GJB150A‑2009中规定的温度、湿热、盐雾等试验要求。

技术领域

本发明涉及光学薄膜技术领域，特别涉及一种基于磁控溅射的可见红外窗口减反射膜及制备方法。

背景技术

CVD ZnS透射波段宽(0.6~13Lm)，能做到廉价和大尺寸，是军事光电观瞄仪器可见、红外窗口的最佳选择材料，但由于其表面硬度较低，高速行进时光学表面易受到损伤而使红外透过率下降，所以表面需镀制保护膜；应用于红外窗口的保护膜主要集中于金刚石膜、类金刚石膜、磷化硼膜、碳化锗膜、氮氧化铪膜等。

1、常规高效减反膜使用氟化镱、硫化锌等硬度较低的材料，虽能满足光学使用要求，但在沙漠、雨林等恶劣环境中容易造成膜层损伤的问题；

2、类金刚石膜作为常规硬质保护膜常用于红外保护材料，但其有高的内应力且吸收较大，难以沉积厚膜；

3、金刚石膜是保护膜最理想的选择，但目前在大面积沉积、热失配、成本等方面存在很大问题；

4、有报道氮氧化铪薄膜能用于红外硫化锌材料的保护，但该薄膜折射率与硫化锌材料较为接近，报道的单层氮氧化铪膜无法满足多光谱减反的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁控溅射的可见红外窗口减反射膜及制备方法，主要是用磁控溅射镀制方法，摒弃常规高效减反膜使用硬度低的氟化镱、硫化锌等软膜材料，而是使用氧化钇、氧化钛、氧化铝等硬质氧化物保护膜，经过设计优化形成能用于硫化锌基地的可见、微光、红外共窗口高强减反膜。

为解决上述技术问题，本发明提供基于磁控溅射的可见红外窗口减反射膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：清洁阴极靶材，依次装好1号Al靶靶材、2号Ti靶靶材、3号Y靶靶材；

步骤二：将洗净的待镀零件放入处理好的镀膜夹具，置于镀膜机的零件盘内，压紧真空室门，开始抽真空；

步骤三：背景真空度≤3.0×10^-6torr时，启动镀膜程序；

步骤四：预溅射靶材，各靶预溅射时间根据表面状态，直至无飞溅点子为佳；

步骤五：溅射Y₂O₃膜层，阴极功率3.8kW、氩气60～70sccm、离子源功率2kW、氧气25sccm、沉积速率0.23nm/s；

步骤六：溅射TiO₂膜层，阴极功率4kW、氩气50～60sccm、离子源功率3.5kW、氧气30～40sccm、沉积速率0.05nm/s；

步骤七：根据实际光谱要求重复步骤五和步骤六；

步骤八：溅射Al₂O₃膜层，阴极功率3.8kW、氩气60～70sccm、离子源功率3kW、氧气30～40sccm、溅射速率0.18nm/s；

步骤九：镀制结束，10分钟后取件。

可选的，所述步骤四中离子源使用ICP等离子体源。

可选的，所述步骤四中溅射阴极使用直流脉冲直流电源驱动。

可选的，所述步骤四中离子源离化气体使用99.99%纯度的氧气。