[发明专利]一种具有电磁屏蔽功能的红外透明窗口

说明书

本发明提供了一种具有电磁屏蔽功能的红外透明窗口，所述红外透明窗口由蓝宝石基片及其上方的氧化铟基透明导电膜构成；所述红外透明窗口的方块电阻低于100Ω/sq，电子迁移率高于50cm²/Vs，0.78～2.5μm波长范围内具有平均大于或等于78％的透过率、2.5～5μm波长范围内具有平均大于或等于68％的透过率；所述蓝宝石基片的表面与蓝宝石c晶面存在0°～10°的偏离角，厚度为100～10000μm。本发明采用MOCVD方法制备氧化铟基透明导电膜，可同时兼顾近红外0.78～2.5μm和中红外2.5～5μm波段内的透过率和电磁屏蔽性能，便于大规模大尺寸生产，在红外光电器件领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于红外光学材料领域及薄膜材料领域，主要涉及一种具有电磁屏蔽功能的红外透明窗口。

背景技术

红外技术，包括红外测温、红外遥感、红外成像和红外制导等，在民用乃至军用领域上都有重要应用。红外透明窗口作为红外探测/成像系统的关键部件，一方面需要保护红外传感器及其他光电装置不被外部环境损伤，另一方面又要具备良好的红外透过性来保证不降低光电传感器的光学性能。

蓝宝石晶体不仅具有良好的机械性能和化学稳定性，而且在中红外3～5μm波段具有较高的透过率，是中红外透明窗口的主要候选材料。然而，蓝宝石窗口是绝缘体，并不具备屏蔽电磁波的功能。因此，为了增强窗口的抗电磁干扰能力和去雾除霜能力，往往需要对蓝宝石窗口镀膜。目前，国内外用于提高抗电磁干扰能力的一种镀膜方法，就是在窗口表面添加一层透明导电氧化物膜。

北京航空航天大学(H.F.Du,etal,AppliedOptics,55,2016,D115-D119)采用磁控溅射的方法制备了厚度100nm，电子迁移率20cm²V^-1s^-1，方块电阻61Ω/sq的掺锡氧化铟(ITO)透明导电膜，在中红外3-5μm波段具有平均60％的透过率，证明了氧化铟导电薄膜作为红外透明窗口膜层的可行性。但其电子迁移率偏低，导致电磁屏蔽性能不佳。

意大利国家新技术、能源和可持续经济发展机构(D.A.Lampasi,A.Tamburrano,S.Bellini,M.Tului,A.Albolino,M.S.Sarto,Effect of Grain Size and Distributionon the Shielding Effectiveness of Transparent Conducting Thin Films,IeeeTransactions on Electromagnetic Compatibility,56,2014,352-359)同样采用磁控溅射的方法制备了氧化铟基透明导电膜，厚度为900nm的导电膜在2-18GHz可以获得23dB的电磁屏蔽效率，然而，该膜的透过率在近红外波段2.5μm时已经下降到45％以下。而制备得到的厚度为719nm的膜，在近红外波段2.5μm时仍能保持90％以上的透过率，但在2-18GHz的电子屏蔽效率只有4-8dB。

传统用于电磁屏蔽的透明导电氧化物膜透过窗口往往仅限于可见光-近红外波段。根据Drude模型，为了将传统透明导电氧化物的透过窗口拓展至中红外波段，需要降低材料的自由电子浓度或者厚度来减少中红外波段的反射和吸收，而这往往会增加材料的电阻率，降低材料的电磁屏蔽性能。

因此，目前急需一种能够兼顾窗口膜层的红外透过率和电磁屏蔽性能的红外透明导电氧化铟膜。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有电磁屏蔽功能的红外透明窗口，其具有能够兼顾窗口的红外透过率和电磁屏蔽性能的红外透明导电氧化铟膜。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：