[发明专利]一种超低应力的8-12μm红外宽带增透薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超低应力的8‑12μm红外宽带增透薄膜及其制备方，超低应力的8‑12μm红外宽带增透薄膜，膜系结构为SUB/aHbLcHdLeH/air，其中，SUB代表蓝宝石基底、air代表空气、H代表ZnSe层、L代表Yb‑A层，Yb‑A层为YF₃与掺钙1wt％‑8wt％的YbF体积比为1:1‑5:1的混合膜层；a‑e代表每层的四分之一参考波长光学厚度的系数。本发明超低应力的8‑12μm红外宽带增透薄膜及其制备方，通过混合膜料的搭配，得到了应力变化较小的增透膜层，使成品后膜层的面型维持在基底本身原有的面型，从而获得较好的薄膜牢固度，有效解决膜层间应力大及膜层附着力小的问题，使得到的膜层既有良好的光谱性能又有较好的机械稳性能，8‑12μm平均单面反射率不大于0.3％，平均双面透过率不小于99.3％，薄膜应力接近为0。

技术领域

本发明涉及一种超低应力的8-12μm红外宽带增透薄膜及其制备方法，属于红外宽带增透薄膜技术领域。

背景技术

光学薄膜的应用极其广泛，但几乎所有薄膜都有不同程度的应力存在，尤其是红外波段的薄膜，由于它们的膜层相对较厚、强度较差。应力的存在会直接导致薄膜脱落、色裂等现象，严重影响产品各方面性能。薄膜应力的性质、大小，与基底、薄膜材料、沉积工艺、沉积条件等密切相关；多年来，已有不少文献对电子束蒸发及各类影响因素进行了报道，但目前尚无通过薄膜材料匹配来消除应力的相关报道。

发明内容

本发明提供一种超低应力的8-12μm红外宽带增透薄膜及其制备方，通过混合膜料的配比、选用及膜层间的膜料匹配，得到了应力变化较小的增透膜层，使成品后膜层的面型维持在基底本身原有的面型，从而获得较好的薄膜牢固度，有效解决膜层间应力大及膜层附着力小的问题，使得到的膜层既有良好的光谱性能又有较好的机械稳定性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种超低应力的8-12μm红外宽带增透薄膜，膜系结构为SUB/aHbLcHdLeH/air，其中，SUB代表蓝宝石基底、air代表空气、H代表ZnSe层、L代表Yb-A层，Yb-A层为YF₃与掺钙1wt％-8wt％的YbF体积比为1:1-5:1的混合膜层；a-e代表每层的四分之一参考波长光学厚度的系数。

红外波段的高折射率材料ZnSe透光范围0.5-15μm，散射损失极低，对热冲击具有很高的承受能力。本申请采用ZnSe和Yb-A分别作为高、低折射率薄膜材料，通过不同方案对膜系进行优化设计和比较，生成膜系结构SUB/aHbLcHdLeH/A，有效解决了膜层间的应力问题，提升膜层的致密性，使膜层更加牢固，寿命更长。

YF₃和YbF₃都是常用的红外波段的低折射率薄膜材料，发明人经研究发现，该两种膜料受沉积时的工艺条件影响较大，通常情况下均表现为张应力，适度掺钙的YbF₃可呈现为压应力；与YbF₃相比，YF₃具有更低的折射率，在膜系设计中，容易获得较低的单面反射率；使用YF₃与掺钙1wt％-8wt％的YbF体积比为1:1-5:1的混合膜层与ZnSe层按照特定的厚度相间设置，得到了薄膜应力(整体综合应力)接近0Gpa的8-12μm红外宽带增透薄膜。

上述a-e的数值大小与参考波长λ有关，优选，a的取值为1.00～1.60，b的取值为1.70～2.30，c的取值为13.00～13.60，d的取值为12.70～13.30，e的取值为2.55～3.15。进一步优选，a的取值为1.30～1.34，b的取值为1.98～2.02，c的取值为13.28～13.32，d的取值为12.98～13.02，e的取值为2.83～2.87。更优选为，a的取值为1.32，b的取值为2.00，c的取值为13.30，d的取值为13.00，e的取值为2.85。