[发明专利]一种全介质反射膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光器件领域，具体涉及一种全介质反射膜及其制备方法。

背景技术

光学薄膜是现代光学仪器和各种光学器件的重要组成部分，它以光的干涉为基础，通过改变透射光或者反射光的光强、偏振状态来实现功能。其中，光学反射薄膜占有极其重要的地位，被广泛应用于军工和民用领域。

反射膜，主要实现能量反射，包括金属反射膜和全介质反射膜。金属反射膜由于光损失大在光学器件中应用不多。全电介质反射膜是建立在多光束干涉基础上的，传统的全介质反射膜是由光学厚度为λ₀/4(λ₀为入射光波长)的高折射率膜层和光学厚度为λ₀/4(λ₀为入射光波长)低折射率膜层交替镀制的膜系，其结构如图1所示，这样的多层高反膜可用符号表示：SHLHL…HLHA＝S(HL)_nHA；其中，S代表基底，A为空气，H代表光学厚度为λ₀/4的高折射率膜层；L代表光学厚度为λ₀/4的低折射率膜层。这样的多层反射膜共有(2n+1)层膜，其中与基底S以及空气A相邻的都是高折射率膜层H。

传统的全介质反射膜的高折射率膜层和低折射率膜层都是采用不同的材料制作而成，需要分别镀制高折射率膜层和低折射率膜层，即需要不同的设备来分别镀制高折射率膜层和低折射率膜层，这样整个反射膜的制作工艺不连续，而且制作成本较高，耗费时间较长，大面积制作困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种制作工艺连续、制作成本较低且便于制作的全介质反射膜。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该全介质反射膜，包括基底以及多层高折射率膜层，所述多层高折射率膜层依次层叠的设置在基底的上表面，所述相邻的两层高折射率膜层之间设置有一层低折射率膜层，所述高折射率膜层是密度为2.15-2.32g/cm³的非晶硅薄膜，所述低折射率膜层是密度为1.90-2.10g/cm³的非晶硅薄膜。

进一步的是，所述高折射率膜层是密度为2.32g/cm³的非晶硅薄膜。

进一步的是，所述低折射率膜层是密度为1.90g/cm³的非晶硅薄膜。

进一步的是，所述高折射率膜层、低折射率膜层的光学厚度均为λ₀/4。

本发明还提供了一种制备上述全介质反射膜的制备方法，其具体步骤如下所述：

A、对衬底进行清洁处理；

B、将衬底放入PECVD反应室中，并抽真空至10^-4Pa以下；

C、采用PECVD化学气相沉积技术在衬底上表面沉积一层密度为2.15-2.32g/cm³的非晶硅薄膜，具体方式如下所述：向PECVD反应室通入H₂和SiH₄气体，SiH₄气体的通入流量为5-15sccm，H₂气体的通入流量为50-2000sccm，设置沉积功率为20-90mw/cm³，衬底温度为230℃-280℃，沉积时间为20-120min，关闭电源；

D、采用PECVD化学气相沉积技术在由步骤C形成的非晶硅薄膜上表面沉积一层密度为1.90-2.10g/cm³的非晶硅薄膜，具体方式如下所述：向PECVD反应室通入H₂和SiH₄气体，SiH₄气体的通入流量为20-100sccm，H₂气体的通入流量为0-500sccm，设置沉积功率为120-250mw/cm³，衬底温度为320℃-360℃，沉积时间为1-10min，关闭电源；

E、重复步骤C、D形成由多层非晶硅薄膜组成的反射膜。

进一步的是，在步骤C中，所述SiH₄气体的通入流量为5sccm，H₂气体的通入流量为500sccm，设置沉积功率为30mw/cm³，衬底温度为250℃，沉积时间为60min。

进一步的是，在步骤D中，所述SiH₄气体的通入流量为25sccm，H₂气体的通入流量为125sccm，设置沉积功率为200mw/cm³，衬底温度为350℃，沉积时间为5min。