一種基于可見到近紅外波段吸收膜系結構制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于可見到近紅外波段吸收膜系結構，在任意襯底上采用氣相沉積、液相沉積依次生長金屬薄膜層、介質薄膜層，其后利用氣相沉積或氣相沉積結合退火工藝在介質薄膜層上生長金屬顆粒無序分布層。其中金屬薄膜層厚度為80nm-1μm，介質薄膜層厚度為1nm-200nm，金屬顆粒無序分布層中等效薄膜層平均高度為5nm-100nm，顆粒平均尺寸為10nm-200nm，金屬顆粒表面覆蓋率為3%-90%。此可見到近紅外波段吸收膜系結構具有在可見到近紅外特定波段吸收率達到99%的近完美吸收特性。本實用新型專利技術的優點是：工藝簡單，成本低，偏正不敏感，角度不敏感，可控性好，協調性高，可大面積生長，對襯底無要求、納米加工技術成熟。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
—種基于可見到近紅外波段吸收膜系結構
本技術涉及一種吸收膜，具體指金屬薄膜層-介質薄膜層-金屬顆粒無序分布層多層膜系結構。
技術介紹
隨著信息技術的高速發展，電磁材料對當前的信息、國防、經濟、醫學等領域產生了愈來愈廣泛而深度的影響。近年來，新型人工電磁材料中的近完美吸收得到了越來越廣泛的關注，并應用于熱輻射器、探測器、傳感器、光伏、空間分辨等領域。本技術針對紅外波段近完美吸收技術提出了可利用于探測器、空間分辨等領域的多層周期性膜系的制備方法。一直以來，在金屬-介電層-金屬多層薄膜表面刻蝕周期性結構是近完美吸收技術中的主流思想。而在可見到近紅外波段實現近完美吸收，材料表面的周期結構必須要在數百納米的范圍內，在金屬表面的小周期的高精度的是很難進行大面積的刻蝕，此外這種蝕刻需要很平的表面，成為阻礙可見到近紅外特定波段近完美吸收技術發展的一大障礙。在探測器、光伏、空間分辨領域中，大面積、簡單、可控和兼容性好的制備方法是其產業化的重要標志。而本技術針對表面周期性結構進行調整，采用無序結構金屬納米顆粒，實現在可見到近紅外特定波段近完美吸收的效果，具有對入射光偏正不敏感，角度不敏感，工藝簡單，成本低，可控性好，協調性高，可在任意襯底上大面積生長等優點。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種實現制備方法簡單，可在任意襯底大面積生長，實現可見到近紅外特定波段近完美吸收的金屬薄膜層-介質薄膜層-金屬顆粒無序分布層多層膜系結構。本技術的方法是在任意襯底上采用氣相沉積或液相沉積依次生長金屬薄膜層、介質薄膜層，其后利用氣相沉積或氣相沉積結合退火工藝在介質薄膜層上生長金屬顆粒無序分布層，最終形成金屬薄膜層-介質薄膜層-金屬顆粒無序分布層多層膜系。本技術所涉及的基于可見到近紅外波段吸收膜系結構，其結構為:在襯底I上依次是金屬薄膜層2、介質薄膜層3和金屬顆粒無序分布層4，其中:所述的金屬薄膜層2是金、銀、鉬、鋁或銅薄膜層，厚度為SOnm-1 μ m ；所述的介質薄膜層3是指對可見及近紅外波段透明的薄膜層，薄膜層的厚度為lnm_200nm ；所述的金屬顆粒無序分布層4為金、銀、鉬、鋁或銅納米顆粒無序分布的等效薄膜層，等效薄膜層的平均高度為5nm-100nm,金屬顆粒的平均尺寸為10nm-200nm,金屬顆粒的表面覆蓋率為3%-90%。本技術的優點是:在可見到近紅外特定波段吸收可達到99%的近完美吸收，偏正不敏感，角度不敏感，工藝簡單，成本低，可控性好，協調性高，可在任意襯底上大面積生長。【附圖說明】圖1:可見到近紅外近完美吸收膜系結構的示意圖。圖2:可見到近紅外近完美吸收膜系結構的吸收譜。【具體實施方式】:實施例1:在硅襯底上依次利用氬離子束濺射200nm的銀薄膜，利用金屬有機化學氣相法在銀薄膜上沉積50nm厚氧化鋅薄膜，然后利用磁控濺射方法濺射在氧化鋅薄膜上濺射3nm金薄膜，最后將多層膜結構放入300°C環境下退火半小時形成表面為金顆粒隨機分布薄膜層，其平均高度為25nm，平均尺寸為50nm，表面覆蓋率是22%。最終獲得具有可見到近紅外波段近完美吸收特性的多層膜系結構。實施例2:在石英襯底上依次利用電鍍法沉積I μ m的銅薄膜，利用溶膠凝膠法在銀薄膜上旋涂200nm厚聚合電解質薄膜，在氬離子束濺射儀器中用60mA電流轟擊銀靶3s在聚合電解質薄膜上濺射銀顆粒層，所得銀顆粒層平均高度為10nm，顆粒平均尺寸為60nm，表面覆蓋率為90%。最終獲得具有可見到近紅外波段近完美吸收特性的多層膜系結構。實施例3:在玻璃襯底上依次利用熱蒸發沉積SOnm的金薄膜，利用原子層沉積法在銀薄膜上生長Inm氧化鋁薄膜，最后利用靜電吸附方法將銅顆粒吸附在氧化鋁薄膜上，等效薄膜層平均高度為lOOnm，顆粒平均尺寸為200nm，表面覆蓋率為3%。最終獲得具有可見到近紅外波段近完美吸收特性的多層膜系結構。實施例4:在銅襯底上依次利用磁控濺射法沉積IOOnm的鉬薄膜，利用金屬有機化學氣相法在鉬薄膜上生長IOOnm氧化鋅薄膜，最后利用靜電吸附方法將鋁顆粒吸附在氧化鋅薄膜上，等效薄膜層平均高度為5nm，顆粒平均尺寸為10nm，表面覆蓋率為60%。最終獲得具有可見到近紅外波段近完美吸收特性的多層膜系結構。實施例5:在硅襯底上依次利用熱蒸發沉積300nm的鋁薄膜，利用溶膠凝膠法在鋁薄膜上生長90nm氧化鈦薄膜，最后利用磁控濺射法在氧化鈦薄膜上濺射5nm鉬薄膜，最后將多層膜結構放入300°C環境下退火半小時形成表面為鉬顆粒隨機分布薄膜層，其平均高度為30nm，平均尺寸為60nm，表面覆蓋率是30%最終獲得具有可見到近紅外波段近完美吸收特性的多層膜系結構。實施例6:在磨砂硅襯底上依次利用磁控濺射法沉積90nm的鉬薄膜，利用化學氣相沉積法在鉬薄膜上生長60nm氮化硅薄膜，最后利用磁控濺射法在氮化硅薄膜上濺射2nm進薄膜，最后將多層膜結構放入300°C環境下退火半小時形成表面為金顆粒隨機分布薄膜層，其平均高度為20nm，平均尺寸為45nm，表面覆蓋率是24%最終獲得具有可見到近紅外波段近完美吸收特性的多層膜系結構。實施例7:在鎵砷襯底上依次利用熱蒸發沉積150nm的銀薄膜，利用離子束輔助脈沖激光沉積法沉積30nm的氮化硼薄膜，最后利用磁控濺射法在氮化硼薄膜上濺射3nm金薄膜，最后將多層膜結構放入450°C環境下退火5分鐘形成表面為金顆粒隨機分布薄膜層，其平均高度為25nm，平均尺寸為60nm，表面覆蓋率是24%最終獲得具有可見到近紅外波段近完美吸收特性的多層膜系結構。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于可見到近紅外波段吸收膜系結構，其結構為：在襯底（1）上依次是金屬薄膜層（2）、介質薄膜層（3）和金屬顆粒無序分布層（4），其特征在于：所述的金屬薄膜層（2）是金、銀、鉑、鋁或銅薄膜層，厚度為80nm?1μm；所述的介質薄膜層（3）是指對可見及近紅外波段透明的薄膜層，薄膜層的厚度為1nm?200nm；所述的金屬顆粒無序分布層（4）為金、銀、鉑、鋁或銅納米顆粒無序分布的等效薄膜層，等效薄膜層的平均高度為5nm?100nm，金屬顆粒的平均尺寸為10nm?200nm，金屬顆粒的表面覆蓋率為3%?90%。

【技術特征摘要】
1.一種基于可見到近紅外波段吸收膜系結構，其結構為:在襯底(I)上依次是金屬薄膜層(2 )、介質薄膜層(3 )和金屬顆粒無序分布層(4 )，其特征在于: 所述的金屬薄膜層(2)是金、銀、鉬、鋁或銅薄膜層，厚度為SOnm-1 μπι; 所述的介質薄膜層(3)是指對可...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張云，陳鑫，孫艷，魏調興，董文靜，張克難，戴寧，
申請(專利權)人：中國科學院上海技術物理研究所，
類型：新型
國別省市：上海;31