[发明专利]一种光学薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于光学薄膜领域，其公开了一种光学薄膜，所述的光学薄膜的材质为平均配位数为2.35‑2.5的三元硫系玻璃。本发明的目的是提供一种光学薄膜，该光学薄膜在该体系里具有最小的脆性指数，因此具有最好的结构稳定性，同时本发明还公开了其制备方法。

技术领域

本发明涉及光学薄膜领域，具体涉及一种光学薄膜及其制备方法。

背景技术

硫系玻璃是一种由硫族元素硫、硒、碲中的一种或多种与玻璃形成元素硅、锗、磷、砷，锑等形成的共价键化合物，具有较大的密度、较弱的键强、高的线性折射率、高的非线性折射率系数和超快的响应时间(飞秒到亚皮秒量级)，其光学透过范围取决于材料成分，可从可见(600nm)扩展到远红外区域(20μm)，因此是红外光学中一类重要的材料，在军事应用(如红外追踪、干扰、搜索靶标导航以及光学遥感探测等)和民用领域(如大气监测、红外光谱学、环保以及生物医疗等)都具有广泛的应用。

目前国际、国内市场上存在的商业化硫系玻璃产品有六种，包括As2Se3,Ge33As12Se55,Ge10As40Se50，Ge28Sb12Se60，Ge22As20Se58,Ge20Sb15Se65,由于玻璃材料共价键的本质，材料本身存在较大的结构弛豫，这造成基于这些材料的光学器件存在着严重的使用寿命，即长期使用可能由于材料本身结构的不稳定造成产品性能的降低，因此设计制造具有最小结构弛豫的新型玻璃材料具有重要的意义。

当硫系材料用于光学波导时，需要将硫系玻璃制备成平面薄膜的形式，这样的薄膜通常是在真空状态下将块体材料分解成分子、离子或团簇的状态然后重新在基片上凝聚而成。这样通过分解-凝聚过程制备的薄膜由于是在热力学非平衡状态下进行的，因此与块体材料相比较，薄膜包含大量的缺陷键，结构弛豫相较块材更为明显，因此对于平面薄膜波导，更需要使用结构稳定的光学材料。

玻璃材料中一个重要的概念是玻璃的脆性指数(fragility index)，它被定义为，在玻璃转变温度以上，粘度随着温度增加变化的快慢，是一种用来评价玻璃结构稳定性好坏的指标。脆性指数大的材料意味着玻璃转变温度以上很小的温度变化都可能导致非晶网络结构的迅速崩溃，因此较小脆性指数的玻璃具有较小的结构弛豫，也是理想的硫系玻璃材料。

在光学玻璃薄膜的制备领域中，光学玻璃薄膜的稳定性和光学性能与结构弛豫的关系密切，因此需要以此思路开发出一种优秀的光学玻璃薄膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学薄膜，该光学薄膜具有理想的脆性指数、折射率以及结构稳定性，同时本发明还公开了其制备方法。

本发明的具体方案如下：一种光学薄膜，所述的光学薄膜的材质为平均配位数为2.35-2.5的三元硫系玻璃。

在上述的光学薄膜中，所述的光学薄膜的材质为Ge-As-Se硫系玻璃，平均配位数为2.4-2.5。

在上述的光学薄膜中，所述的Ge-As-Se硫系玻璃由如下摩尔组分组成：Ge：10-17.5；As：11-25；Se：62.5-71.5。

在上述的光学薄膜中，所述的Ge-As-Se硫系玻璃由如下摩尔组分组成：Ge：11.5；As：24；Se：64.5。

在上述的光学薄膜中，所述的光学薄膜的材质为Ge-Sb-Se硫系玻璃；平均配位数为2.35-2.45。

在上述的光学薄膜中，所述的Ge-Sb-Se硫系玻璃由如下摩尔组分组成：Ge：12.5-17.5；Sb：10-12.5；Se：65-75。

在上述的光学薄膜中，所述的Ge-Sb-Se硫系玻璃由如下摩尔组分组成：Ge：15；Sb：10；Se：75。

同时，本发明还公开了一种光学薄膜的制备方法，将如上所述的硫系玻璃按照其配比制备成为硫系玻璃，然后采用热蒸发或溅射的方式在真空状态下制备相应的薄膜。