[其他]锗基片单层硫化锌高强度增透膜

说明书

一种锗（Ge）基片用单层硫化锌（ZnS）高强度增透膜。

本发明属于红外器件，红外仪器和设备中红外光学薄膜的制造方法。

作为一种重要的光学薄膜-镀于Ge基片上的单层ZnS增透膜，膜层的强度是国内外长期未能解决的问题，苏联SoV.J.OPt.Technol.1970.sept.Vol37。曾作过如下评论：“用ZnS蒸镀于Ge的增透方法、不能保证膜层有高的机械强度，ZnS膜对酸的作用也缺乏最起码的稳定性，在潮湿的气氛中存放一段时间，便发现镀层的剥落。”^[1]在“Thin SoLid fiLms”等国际性刊物上也经常见到关于解决蒸镀的ZnS膜的附着力问题的探讨。”

由于采用蒸镀法未能得到足够强度的ZnS膜，因此，近年来，国外也曾采用阴极溅射法^[2]，掺杂法^[3]，改进的离子镀法^[3]，等等，以期获得高强度的ZnS膜，但均未能凑效。这些方法的缺点是：由于在ZnS内掺杂使膜层对红外波段的光学性能产生明显的吸收而降低了对光的增透性能。另一方面因以上几种方法均需在热的基片上沉积膜层以期提高膜层的强度，但这样做以后，使膜层的颗粒结构变粗，光学性能变劣，所存在的基片加热温度的上限，也限制了膜层强度的进一步提高。而且膜层沉积温度升高，必然会使膜层沉积速率降低原材料消耗增大。因此，上述这些方法均不能解决膜层的光学性能与力学强度之间的矛盾，其性能无重大突破。

在国内，工厂和研究部门仍采用蒸镀法制取ZnS膜，其工艺流程图如图1所示：即把制备好的Ge基片经擦拭干净后置入镀膜机的真空室内用辉光放电法进行离子轰击，然后在高真空条件下对基片进行镀前加热，加热到150℃以上开始蒸镀，镀完待样品冷却后从真空室内取出。采用这种工艺制备出的ZnS膜，不能经受如温度、酸碱腐蚀、潮湿等的考验，並且由于基片加热还使膜层厚度的控制带来了困难，近年来有的虽然采用了离子辅助术对ZnS脱层进行了改进，但其结果亦如国外现状一样，性能仍无重大突破。

本发明的目的是为了解决目前国内外在蒸镀ZnS膜层中所存在的上述的问题，即解决膜层的光学性能和力学强度之间的矛盾，在保证膜层具有优良光学性能的前提下，获得了耐磨、耐腐蚀，抗潮湿，耐高低温和温度的骤变冲击的ZnS膜层。

本发明的基本思想和原理是：采用冷基片进行蒸镀制取精细颗粒结构的具有优良光学性能的ZnS膜层，应用“应力释放”原理，对膜层进行特定的热处理以保证膜层既具有优良的光学性能，又有高的力学强度，获得“高强度ZnS增透膜”。

本发明的构成或技术方案如图2所示：其中〔1〕为基片的制备〔2〕〔3〕〔4〕为处于镀膜机真空室内。〔2〕为预先对夹具，真空室进行辉光放电，〔3〕为装入基片后进行蒸度前离子轰击，〔4〕为在冷基片上进行蒸镀。〔5〕为蒸镀好的样片取出，〔6〕为对蒸镀好的样片进行特定条件的热处理。

图3为样品在电炉内安放的示意图，其中〔1〕为炉壁，〔2〕为铝块，〔3〕为蒸镀样品，〔4〕为玻璃样品支架。

图（4）为玻璃样品支架形状图。

从上述工艺流程图中可以看出：本发明工艺流程图（2）与国内沿用工艺流程图（1）有较大区别，其区别是：本发明的真空室（蒸镀室）在置入基片前须辉光放电，然后再置入擦拭干净的基片，这是重要的一步。然后再对基片进行辉光放电的离子轰击，紧接着抽真空，使真空室处于高真空状态，此时不再对基片进行加热，立即在冷却基片上进行蒸镀，样片蒸镀完成后，从真空室取出並在大气环境中进行特定条件的热处理。热处理工艺见实施例所述。

本发明的实施例如下：

（1）基片的制备：基片属光学元件，其表面光洁度必须经光学加Ⅰ至Ⅳ以上。

（2）基片在放入镀膜机的真空室以前，镀膜机的真空钟罩及样片夹具进行辉光放电的方法进行清洁处理。（以下将镀膜后的基片称样片）。

（3）在基片放置入镀膜机钟罩内进行蒸镀前，不能对基片进行烘烤热处理。