[发明专利]一种玻璃基片薄膜结构及其制备方法

说明书

本发明属于玻璃薄膜制造领域，具体公开一种玻璃基片薄膜及其制备方法。玻璃基片薄膜结构，包括沉积于所述玻璃基片表面的渐变过渡层和设置在所述渐变过渡层上的匹配层。所述渐变过渡层包括第一组分和第二组分，所述第一组分为玻璃基片的主体组分，所述第二组分为Ge；其中第一组分中各元素的含量自所述玻璃基片至所述匹配层递减，第二组分中Ge的含量自所述玻璃基片至所述匹配层递增。本发明结合渐变思想与多层增透匹配思想，通过引入组分渐变的渐变过渡层材料，有效改善玻璃基片与玻璃基片薄膜结构的热力学参数及其应力匹配状态，显著提升玻璃基片薄膜结构与玻璃基片之间的结合性能以及复杂环境的适应性。

技术领域

本发明属于玻璃薄膜制造领域，特别涉及一种玻璃基片薄膜结构及其制备方法。

背景技术

随着红外技术的快速发展，红外光学系统对红外光学元件的性能提出了愈来愈高的要求。红外硫系玻璃是指含有硫族元素S、Se或Te中的一种或几种，同时还包含Ge、Si、As或Sb元素中的一种或几种，另外还可以包含其他元素的一类非氧化物玻璃。其作为红外光学元件的一种，相比于Ge、Si等传统红外光学晶体材料，红外硫系玻璃具有更宽的透过范围、更好的消色差、更优异消热差等性能，是目前为止能够代替锗单晶，用于红外光学成像系统的为数不多的低成本材料之一，被视为新一代温度自适应红外光学系统的核心部件，被广泛的应用与国防军事、车载夜视和安防监控等众多领域。

目前，光学镀膜是红外硫系玻璃光学元件增加透射比、避免外部复杂环境影响的必要手段。但是受到红外硫系玻璃材料本身物化特性的影响，如转变温度低、机械强度差、脆性大、热膨胀系数高、内应力大等，红外硫系玻璃基底与光学薄膜的结合牢固度普遍较差，镀制后极易产生脱层或开裂等损伤。

现有技术一般是通过在红外硫系玻璃基片和膜层之间加入过渡层，以有效匹配其热力学参数和应力状态，例如采用离子源辅助沉积，通过引入ZnSe材料作为过渡连接层，结合温度梯度烘烤和真空原位退火减小膜层残余应力，膜层能够通过MIL-C-48497A标准中附着力、湿度、中度磨擦、可溶性和清洗性考核试验；或者通过膜系设计和工艺优化等手段，在红外硫系玻璃基片上实现7.5μm~10.5μm波段平均透过率大于98%增透薄膜的制备。

但是综合来看，红外硫系玻璃表面光学薄膜的光学特性和复杂环境适应性与常用红外光学材料相比仍有一定差距，实际制备过程中仍存在诸多不足：如可选择的过渡层材料有限，过渡层材料物化特性、力学特性无法与红外硫系玻璃基片材料完美匹配，膜层复杂环境长期稳定性差以及对制备工艺条件较为敏感等。因此如何进一步有效提高红外硫系玻璃基红外光学薄膜的透过率和结合性能，仍是目前红外硫系玻璃基片镀膜技术发展的难点和热点问题。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供一种玻璃基片薄膜结构及其制备方法，其采用组分渐变的过渡层结构与匹配层形成薄膜结构，对红外波段透过率高、表面剩余反射低、且玻璃基片表面和光学薄膜结合牢固度高。

为解决上述技术问题，本发明实施例第一方面提供的一种玻璃基片薄膜结构，设置在待处理的玻璃基片表面，所述薄膜结构包括：所述薄膜结构包括：沉积于所述玻璃基片第一表面上的渐变过渡层和设置在所述渐变过渡层上的匹配层；

其中，所述渐变过渡层的组分包括第一组分和第二组分，所述第一组分的元素构成为玻璃基片的主体元素，所述第二组分为Ge；其中第一组分中各元素的含量自所述玻璃基片至所述匹配层递减，第二组分的Ge含量自所述玻璃基片至所述匹配层递增。