[发明专利]一种红外光学产品复合增透膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种红外光学产品复合增透膜的制备方法，属于镀膜技术领域。本发明所述红外光学产品复合增透膜的制备方法通过ECR‑MPCVD法在硒化锌或硫化锌基材上进行DLC膜和GeC膜的交替沉积镀膜，不仅操作步骤简单可控，同时产品不会受到交叉污染，所得产品均匀致密，可满足红外光学镀膜所需增透量及厚度。本发明还公开了所述红外光学产品复合增透膜的制备方法制备得到的红外光学产品复合增透膜，该产品具有优异的折射率，符合实际需求的厚度，可实现8～12μm厚度的增透。

技术领域

本发明涉及镀膜技术领域，具体涉及一种红外光学产品复合增透膜及其制备方法。

背景技术

光学成像探测系统包括红外窗口基底和红外增透膜，红外光学材料硫化锌、硒化锌材料被广泛用于高端红外探测器的前端，为了提高飞行器的服役能力，一般通过镀增透膜的方式提高其透过率、抗沙蚀和雨蚀的能力。通常制备用于硫化锌、硒化锌红外增透保护膜的制备方法主要是物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)，其中物理气相沉积主要包括磁控溅射、电子束蒸发，化学气相沉积法主要是等离子体增强化学气相沉积法，另外还有过滤阴极真空电弧沉积法。

类金刚石碳基(DLC)薄膜是一类含有金刚石结构(sp³杂化键)和石墨结构(sp²杂化建)的亚稳非晶态物质，碳原子主要以sp³和sp²杂化键结合。非晶碳基薄膜一般分为含氢碳膜(a-C:H)和不含氢碳膜(a-C)两类。含氢DLC薄膜中的氢含量在20at.％～50at.％，sp3杂化键的成分小于70％。无氢DLC薄膜中常见的是四面体非晶碳(ta-C)膜。研究与实践表明，单独的DLC膜由于自身的内应力较大，限制了膜层厚度为1～2μm，即厚度超过1～2μm时，涂层就破裂了，而且DLC膜有很高的吸收系数，这也限制了使用厚的DLC膜。过滤阴极真空电弧(FCVA)沉积技术能够在接近室温的条件下，以较高的沉积速率制备出高性能的类金刚石膜(ta-C)，然而由沉积离子的浅注入和局部致密化作用形成的富sp³结构薄膜内保留了较高的压应力，很容易导致膜层从衬底上脱落，而且用于红外光学保护膜时，若以10μm作为参考波长，为了满足增透光学增透需要，薄膜的几何厚度应该在1μm以上，因此较高的膜内应力严重限制了ta-C在红外保护膜领域的应用。

GeC膜与大多数红外窗口材料如硫化锌、锗结合良好，适合作中间过渡层，在中远红外波段光吸收较小，且GeC膜内应力小，可以沉积厚膜。将DLC膜与GeC膜形成的复合膜系可以作为硫化锌的增透保护膜。通常GeC膜的制备方法有两种，即射频增强化学气相沉积和射频等离子体磁控溅射。一般利用过滤阴极真空电弧技术制备DLC膜，通过改变衬底偏压和沉积时间控制薄膜的折射率和膜厚，采用射频磁控溅射技术制备非晶GeC膜。然而这种方法会使产品在转移的过程中造成工艺的复杂性又会导致交叉污染，同时不能用于大尺寸的光学材料的镀膜。

所以，针对上述问题，有必要开发一种新的镀膜技术以及工艺以解决上述技术问题。

发明内容

基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种红外光学产品复合增透膜的制备方法。该方法以微波电子回旋共振等离子增强化学气相沉积(ECR-MPCVD)的方法在硒化锌或硫化锌上进行GeC/DLC复合膜镀膜，该膜层具有致密、均匀、纯度高以及性能好的特点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种红外光学产品复合增透膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将基材用有机清洗剂进行超声处理；所述基材为硒化锌或硫化锌；

(2)将步骤(1)处理后的基材真空微波预热后，通入保护气氛并调节微波功率和磁场线圈电流使基材的磁场强度为0.08～0.09T，待辉光产生后，停止保护气氛并通入H₂对基材进行等离子体腐蚀；