專利名稱：一種紅外透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料科學(xué)領(lǐng)域，具體是一種紅外透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，紅外探測(cè)及制導(dǎo)技術(shù)幾乎被應(yīng)用到了各種軍事作戰(zhàn)平臺(tái)。紅外探測(cè)器窗口 /頭罩將紅外傳感/成像系統(tǒng)與外界環(huán)境分隔開(kāi)，對(duì)系統(tǒng)起著保護(hù)作用?？捎米? 5 μ m 中波紅外波段的探測(cè)器窗口 /頭罩材料有氧化釔、尖晶石、氮氧鋁、藍(lán)寶石等。其中，藍(lán)寶石具有很高的硬度、機(jī)械強(qiáng)度及高溫穩(wěn)定性能，能承受新一代導(dǎo)彈高速飛行產(chǎn)生的熱沖擊力， 而且其透過(guò)波段從紫外、可見(jiàn)到紅外，透過(guò)波段較寬，能夠適合光學(xué)、電子等多種制導(dǎo)方式要求。因而，藍(lán)寶石是用作中波紅外窗口與頭罩的最佳候選材料(殷勝昔，楚建新.“藍(lán)寶石整流罩與金屬?gòu)楏w新型的連接方法研究”.航空精密制造技術(shù)，2010，46(1) :54 57)?，F(xiàn)代軍事和空間技術(shù)的發(fā)展要求紅外探測(cè)器窗口 /頭罩材料除了要具有良好的紅外透過(guò)率之外，還要能夠承受高溫、高壓、熱沖擊、大氣中的游離灰塵和冰雹等固體粒子的撞擊，具備抗電磁干擾的性能。限于人工生長(zhǎng)藍(lán)寶石單晶材料的技術(shù)和加工水平，藍(lán)寶石的紅外透過(guò)率無(wú)法滿足實(shí)際使用要求。此外，藍(lán)寶石材料本身的電磁屏蔽效率很低，很容易受到電磁波的干擾，使其工作性能出現(xiàn)不希望的偏差(或者說(shuō)工作性能被“降級(jí)”)。另一方面探測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部的電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生電磁輻射而有可能成為敵方偵察的線索，從而使軍事目標(biāo)暴露。因而，如何有效地提高藍(lán)寶石的紅外透過(guò)率和電磁屏蔽效率已成為藍(lán)寶石應(yīng)用在紅外窗口/頭罩上的關(guān)鍵技術(shù)之一。美國(guó)?？兆鲬?zhàn)中心采用射頻磁控濺射方法在藍(lán)寶石襯底上制備出了單層S^2薄膜和三層 Si02/Si3N4/Si& 復(fù)合薄膜(L. F. Johnson, Μ. B. Moran. "Compressive Coatings for Strengthened Sapphire".Proc.of the International Society for Optical Engineering on Window and Dome Technologies and Materials VI, April 1999, Orlando, Florida.)用于提高藍(lán)寶石的紅外透過(guò)率。該研究表明SW2薄膜和Si02/Si3N4/ SiO2膜系可明顯地改善藍(lán)寶石的紅外透過(guò)率。申請(qǐng)人及課題組成員在藍(lán)寶石襯底上制備了 SiO2 薄膜和 Si02/Si3N4 雙層膜系(L. P. Feng, Ζ. Τ. Liu. "Characteristics of Silicon Dioxide Films Prepared on Sapphire，，· Material Science and Engineering B,2005, 122(1) 7 ~ 11. L. P. Feng, Ζ. T. Liu, Q. Li, W. Song. “Investigation of Si02/Si3N4 films prepared on sapphire by r.f. magnetron reactive sputtering". Applied Surface Science, 2006，252 (12) :4064 4070.)，研究發(fā)現(xiàn) SiO2 薄膜和 Si02/Si3N4 雙層膜系均可提高藍(lán)寶石的紅外透過(guò)率。但是，SiO2薄膜、Si02/Si3N4/Si&膜系和Si02/Si3N4膜系都不能夠改善藍(lán)寶石的電磁屏蔽效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中藍(lán)寶石的電磁屏蔽效率低的問(wèn)題，本發(fā)明在鍍有SiO2增透薄膜的藍(lán)寶石襯底上提出一種紅外透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案是在藍(lán)寶石襯底上鍍上SiO2增透薄膜，形成藍(lán)寶石試樣； 在藍(lán)寶石試樣的SW2增透薄膜上或者藍(lán)寶石表面覆蓋一層Au網(wǎng)柵薄膜，形成紅外透明導(dǎo)電薄膜。所述的Au網(wǎng)柵薄膜的厚度為20 30nm，Au網(wǎng)柵薄膜的周期為500 700 μ m，Au 網(wǎng)柵薄膜的線寬為2. 0 4. 0 μ m。本發(fā)明還提出一種制備紅外透明導(dǎo)電薄膜的方法，包括以下步驟步驟1，清洗藍(lán)寶石試樣。對(duì)鍍有SiO2增透薄膜的藍(lán)寶石試樣進(jìn)行清洗。清洗的工藝條件為先將藍(lán)寶石試樣放在去離子水中用超聲波清洗，超聲波的功率為100 200W， 超聲波的頻率為20 MkHz，清洗時(shí)間為2 4分鐘；然后將藍(lán)寶石試樣放在無(wú)水乙醇中用超聲波清洗，超聲波的功率為100 200W，超聲波的頻率為20 MkHz，清洗時(shí)間為3 5分鐘，得到清洗干凈的藍(lán)寶石試樣。步驟2，涂光刻膠。采用旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)在清洗干凈的藍(lán)寶石試樣的SW2薄膜上涂光刻膠。涂光刻膠的工藝條件為在室溫下，滴3 5ml的光刻膠在SiO2薄膜上，涂膠機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為；3400 3500r/min，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為47 53s，得到涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣。步驟3，前烘。將涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣放入烘箱內(nèi)進(jìn)行前烘。前烘的工藝條件為前烘溫度為105 110°C，前烘保溫時(shí)間為116 120s ；將所述的藍(lán)寶石試樣取出空冷至室溫，得到經(jīng)過(guò)前烘的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣。步驟4，曝光。采用光刻機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)前烘的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣進(jìn)行曝光。曝光的工藝條件為將具有周期為500 700 μ m，線寬為2. 0 4. 0 μ m的掩模版壓在所述的藍(lán)寶石試樣的光刻膠表面，曝光時(shí)間為38 42s，得到經(jīng)過(guò)曝光的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣。步驟5，顯影。對(duì)經(jīng)過(guò)曝光的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣進(jìn)行顯影。顯影的工藝條件為在室溫下，取濃度為3 4%的顯影溶液20 30ml，將所述的藍(lán)寶石試樣放入顯影溶液中顯影，顯影時(shí)間為90 96s，得到經(jīng)過(guò)顯影的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣。步驟6，后烘。將經(jīng)過(guò)顯影的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣放入烘箱內(nèi)進(jìn)行后烘。后烘的工藝條件為后烘的溫度為108 112°C，后烘的保溫時(shí)間為120 U6s，然后將所述的藍(lán)寶石試樣取出空冷至室溫，得到經(jīng)過(guò)后烘的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣。步驟7，沉積Au薄膜。采用射頻磁控濺射方法在經(jīng)過(guò)后烘的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣上沉積Au薄膜。射頻磁控濺射的工藝條件為濺射功率為86 90W，Ar氣流量為 13. 0 15. 0SCCM,襯底溫度為室溫，靶基距為6. 0 6. 2cm,濺射氣壓為0. 2 0. 3Pa,沉積時(shí)間5 7min，得到鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣。步驟8，去光刻膠。對(duì)鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣進(jìn)行去光刻膠。 去光刻膠的工藝條件為將鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣放入去膠劑中用超聲波清洗，超聲波的功率為200 300W，超聲波的頻率為20 MkHz，清洗時(shí)間為4 6 分鐘，得到去掉光刻膠鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的藍(lán)寶石試樣。步驟9，清洗。對(duì)鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的藍(lán)寶石試樣進(jìn)行清洗。清洗的工藝條件為 將鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的藍(lán)寶石試樣放在去離子水中用超聲波清洗，超聲波的功率為200 300W,超聲波的頻率為20 MkHz，清洗時(shí)間為6 8分鐘，然后將鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的藍(lán)寶石試樣放在無(wú)水乙醇中用超聲波清洗，超聲波的功率為200 300W，超聲波的頻率為20 MkHz，清洗時(shí)間為6 8分鐘，得到紅外透明導(dǎo)電薄膜。本發(fā)明在鍍有SiOjf透薄膜的藍(lán)寶石襯底上沉積Au網(wǎng)柵薄膜。由于Au網(wǎng)柵薄膜的周期遠(yuǎn)大于紅外光的波長(zhǎng)，所以Au網(wǎng)柵薄膜對(duì)紅外光學(xué)性能影響不大；同時(shí)又由于Au網(wǎng)柵薄膜的周期遠(yuǎn)小于電磁波的波長(zhǎng)，所以Au網(wǎng)柵薄膜具有良好的電磁屏蔽功能。因而，Au 網(wǎng)柵薄膜可作為藍(lán)寶石的紅外透明導(dǎo)電薄膜。結(jié)合鍍有的S^2紅外增透薄膜，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)有效地提高藍(lán)寶石襯底的紅外透過(guò)率和電磁屏蔽效率。表1為實(shí)施例一所描述的同一藍(lán)寶石襯底鍍膜前、雙面鍍有SiA增透薄膜后、雙面鍍有SiA增透薄膜及單面鍍有Au網(wǎng)柵薄膜后的電磁屏蔽效率和紅外透過(guò)性能對(duì)比。電磁屏蔽效率(dB) 3 4. 5 μ m范圍平均紅外透過(guò)率(％ )藍(lán)寶石襯底0. 1386. 8SiO2/藍(lán)寶石/SiA0. 1096. 7Au 網(wǎng)柵 /SiO2/ 藍(lán)寶石 /SiR 7. 1295. 7下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一本實(shí)施例是一種在雙面鍍有S^2增透薄膜的藍(lán)寶石試樣的任一表面的S^2薄膜上再覆蓋一層Au網(wǎng)柵薄膜，形成紅外透明導(dǎo)電薄膜。所要求的覆蓋有Au網(wǎng)柵和SW2增透薄膜的藍(lán)寶石具有電磁屏蔽效率為7. 12dB,在3 4. 5 μ m波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均紅外透過(guò)率為 95. 7%。在藍(lán)寶石襯底的上表面和下表面分別鍍上SW2增透薄膜，形成藍(lán)寶石試樣。本實(shí)施例中，是在藍(lán)寶石試樣的上表面覆蓋一層Au網(wǎng)柵薄膜。鍍?cè)谒{(lán)寶石襯底上的SiO2薄膜的厚度為650nm，折射率為1. 41 ；Au網(wǎng)柵薄膜的厚度為20nm，Au網(wǎng)柵薄膜的周期為700 μ m， Au網(wǎng)柵薄膜的線寬為2.0μπι。本實(shí)施例的具體制備過(guò)程是步驟1，清洗藍(lán)寶石試樣。對(duì)雙面鍍有S^2增透薄膜的藍(lán)寶石試樣，即SiO2/藍(lán)寶石/S^2試樣進(jìn)行清洗。清洗的工藝條件為先將SiO2/藍(lán)寶石/S^2試樣放在去離子水中用超聲波清洗，超聲波的功率為200W，超聲波的頻率為MkHz，清洗時(shí)間為2分鐘，然后將 SiO2/藍(lán)寶石/SiA試樣放在無(wú)水乙醇中用超聲波清洗，超聲波的功率為200W，超聲波的頻率為MkHz，清洗時(shí)間為3分鐘，得到清洗干凈的SiO2/藍(lán)寶石/SiA試樣。步驟2，涂光刻膠。采用旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)在清洗干凈的SiO2/藍(lán)寶石/SW2試樣的上表面5102薄膜上涂光刻膠；涂光刻膠的工藝條件為在室溫下，滴3ml的JHF-30光刻膠在SW2 薄膜上，涂膠機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為3400r/min，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為47s，得到涂有光刻膠的SiO2/藍(lán)寶石 /SiO2試樣，即光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/SW2試樣。步驟3，前烘。將光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/SW2試樣放入烘箱內(nèi)進(jìn)行前烘；前烘的工藝條件為前烘溫度為105°C，前烘保溫時(shí)間為120s，然后將光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/SiO2S 樣取出空冷至室溫，得到經(jīng)過(guò)前烘的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/SiA試樣。步驟4，曝光。采用光刻機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)前烘的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/SiO2試樣進(jìn)行曝光；曝光的工藝條件為將具有周期為700 μ m，線寬為2. 0 μ m的掩模版壓在光刻膠/SiO2/ 藍(lán)寶石/S^2試樣的光刻膠表面，曝光時(shí)間為38s，得到經(jīng)過(guò)曝光的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/ SiO2試樣。
步驟5，顯影。對(duì)經(jīng)過(guò)曝光的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/S^2試樣進(jìn)行顯影；顯影的工藝條件為在室溫下，取濃度為3 %的FX-C型顯影溶液20ml，將經(jīng)過(guò)曝光的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/S^2試樣放入顯影溶液中顯影，顯影時(shí)間為90s，得到經(jīng)過(guò)顯影的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/SiO2試樣。步驟6，后烘。將經(jīng)過(guò)顯影的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/S^2試樣放入烘箱內(nèi)進(jìn)行后烘； 后烘的工藝條件為后烘的溫度為108°C，后烘的保溫時(shí)間為U6s，然后將光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/SiA試樣取出空冷至室溫，得到經(jīng)過(guò)后烘的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/SiA試樣。步驟7，沉積Au薄膜。采用射頻磁控濺射方法在經(jīng)過(guò)后烘的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/SW2試樣上沉積Au薄膜；射頻磁控濺射的工藝條件為濺射功率為86W，Ar氣流量為 13. 0SCCM，襯底溫度為室溫，靶基距為6. 2cm，濺射氣壓為0. 3Pa，沉積時(shí)間5min，得到鍍有 Au網(wǎng)柵薄膜的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/SW2試樣。步驟8，去光刻膠。對(duì)鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/SW2試樣進(jìn)行去光刻膠；去光刻膠的工藝條件為將鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石/S^2試樣放入SN-Ol型去膠劑中用超聲波清洗，超聲波的功率為300W，超聲波的頻率為MkHz，清洗時(shí)間為4分鐘，得到去掉光刻膠鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的SiO2/藍(lán)寶石/SW2試樣，即Au網(wǎng)柵/SiO2/ 藍(lán)寶石/SiO2試樣。步驟9，清洗。對(duì)Au網(wǎng)柵/SiO2/藍(lán)寶石/SiO2試樣進(jìn)行清洗；清洗的工藝條件為 將Au網(wǎng)柵/SiO2/藍(lán)寶石/SiO2試樣放在去離子水中用超聲波清洗，超聲波的功率為300W， 超聲波的頻率為MkHz，清洗時(shí)間為6分鐘，然后將Au網(wǎng)柵/SiO2/藍(lán)寶石/SW2試樣放在無(wú)水乙醇中用超聲波清洗，超聲波的功率為300W，超聲波的頻率為MkHz，清洗時(shí)間為6分鐘，得到紅外透明導(dǎo)電薄膜。實(shí)施例二本實(shí)施例是一種在單面鍍有SW2增透薄膜的藍(lán)寶石試樣的SW2薄膜上再覆蓋一層Au網(wǎng)柵薄膜，形成紅外透明導(dǎo)電薄膜。所要求的覆蓋有Au網(wǎng)柵和SW2增透薄膜的藍(lán)寶石具有電磁屏蔽效率為7. 21dB,在3 4. 5 μ m波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均紅外透過(guò)率為90. 4%。在藍(lán)寶石襯底的上表面鍍上SW2增透薄膜，形成藍(lán)寶石試樣。本實(shí)施例中，是在藍(lán)寶石試樣的上表面SiA增透薄膜上再覆蓋一層Au網(wǎng)柵薄膜。鍍?cè)谒{(lán)寶石襯底上的SiA 薄膜的厚度為640nm，折射率為1. 38 ；Au網(wǎng)柵薄膜的厚度為25nm，Au網(wǎng)柵薄膜的周期為 600 μ m, Au網(wǎng)柵薄膜的線寬為3. 0 μ m。本實(shí)施例的具體制備過(guò)程是步驟1，清洗藍(lán)寶石試樣。對(duì)上表面鍍有S^2增透薄膜的藍(lán)寶石試樣，即SiO2/藍(lán)寶石試樣進(jìn)行清洗。清洗的工藝條件為先將SiO2/藍(lán)寶石試樣放在去離子水中用超聲波清洗，超聲波的功率為150W，超聲波的頻率為22kHz，清洗時(shí)間為3分鐘，然后將SiO2/藍(lán)寶石試樣放在無(wú)水乙醇中用超聲波清洗，超聲波的功率為150W，超聲波的頻率為22kHz，清洗時(shí)間為4分鐘，得到清洗干凈的SiO2/藍(lán)寶石試樣。步驟2，涂光刻膠。采用旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)在清洗干凈的SiO2/藍(lán)寶石試樣的上表面SW2 薄膜上涂光刻膠；涂光刻膠的工藝條件為在室溫下，滴細(xì)1的NR9-1000PY光刻膠在SiA 薄膜上，涂膠機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為3450r/min，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為50s，得到涂有光刻膠的SiO2/藍(lán)寶石試樣，即光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣。
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步驟3，前烘。將光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣放入烘箱內(nèi)進(jìn)行前烘；前烘的工藝條件為前烘溫度為107°C，前烘保溫時(shí)間為118s，然后將光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣取出空冷至室溫，得到經(jīng)過(guò)前烘的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣。步驟4，曝光。采用光刻機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)前烘的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣進(jìn)行曝光；曝光的工藝條件為將具有周期為600 μ m，線寬為3. 0 μ m的掩模版壓在光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣的光刻膠表面，曝光時(shí)間為40s，得到經(jīng)過(guò)曝光的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣。步驟5，顯影。對(duì)經(jīng)過(guò)曝光的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣進(jìn)行顯影；顯影的工藝條件為在室溫下，取濃度為3. 5%的RD6型顯影溶液25ml，將經(jīng)過(guò)曝光的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣放入顯影溶液中顯影，顯影時(shí)間為93s，得到經(jīng)過(guò)顯影的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣。步驟6，后烘。將經(jīng)過(guò)顯影的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣放入烘箱內(nèi)進(jìn)行后烘；后烘的工藝條件為后烘的溫度為110°C，后烘的保溫時(shí)間為12如，然后將光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣取出空冷至室溫，得到經(jīng)過(guò)后烘的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣。步驟7，沉積Au薄膜。采用射頻磁控濺射方法在經(jīng)過(guò)后烘的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣上沉積Au薄膜；射頻磁控濺射的工藝條件為濺射功率為88W，Ar氣流量為14. 0SCCM, 襯底溫度為室溫，靶基距為6. 1cm，濺射氣壓為0. 25Pa，沉積時(shí)間6min，得到鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣。步驟8，去光刻膠。對(duì)鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣進(jìn)行去光刻膠； 去光刻膠的工藝條件為將鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的光刻膠/SiO2/藍(lán)寶石試樣放入RR4型去膠劑中用超聲波清洗，超聲波的功率為250W，超聲波的頻率為22kHz，清洗時(shí)間為5分鐘，得到去掉光刻膠鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的SiO2/藍(lán)寶石試樣，即Au網(wǎng)柵/SiO2/藍(lán)寶石試樣。步驟9，清洗。對(duì)Au網(wǎng)柵/SiO2/藍(lán)寶石試樣進(jìn)行清洗；清洗的工藝條件為將Au 網(wǎng)柵/SiO2/藍(lán)寶石試樣放在去離子水中用超聲波清洗，超聲波的功率為250W，超聲波的頻率為22kHz，清洗時(shí)間為7分鐘，然后將Au網(wǎng)柵/SiO2/藍(lán)寶石試樣放在無(wú)水乙醇中用超聲波清洗，超聲波的功率為250W，超聲波的頻率為22kHz，清洗時(shí)間為7分鐘，得到紅外透明導(dǎo)電薄膜。實(shí)施例三本實(shí)施例是一種在藍(lán)寶石試樣表面上覆蓋一層Au網(wǎng)柵薄膜，形成紅外透明導(dǎo)電薄膜。所述的藍(lán)寶石試樣的一個(gè)表面鍍有S^2增透薄膜；Au網(wǎng)柵薄膜直接覆蓋在藍(lán)寶石表面。所要求的覆蓋有Au網(wǎng)柵和SW2增透薄膜的藍(lán)寶石具有電磁屏蔽效率為7. 45dB，在 3 4. 5 μ m波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均紅外透過(guò)率為90. 1 %。鍍?cè)谒{(lán)寶石襯底上的SW2薄膜的厚度為660nm，折射率為1. 40 ；Au網(wǎng)柵薄膜的厚度為30nm，Au網(wǎng)柵薄膜的周期為500 μ m, Au網(wǎng)柵薄膜的線寬為4. 0 μ m。本實(shí)施例的具體制備過(guò)程是步驟1，清洗藍(lán)寶石試樣。對(duì)下表面鍍有S^2增透薄膜的藍(lán)寶石試樣，即藍(lán)寶石/ SiO2試樣進(jìn)行清洗。清洗的工藝條件為先將藍(lán)寶石/SiO2試樣放在去離子水中用超聲波清洗，超聲波的功率為100W，超聲波的頻率為20kHz，清洗時(shí)間為4分鐘，然后將藍(lán)寶石/SiO2 試樣放在無(wú)水乙醇中用超聲波清洗，超聲波的功率為100W，超聲波的頻率為20kHz，清洗時(shí)間為5分鐘，得到清洗干凈的藍(lán)寶石/S^2試樣。步驟2，涂光刻膠。采用旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)在清洗干凈的藍(lán)寶石/SW2試樣的上表面藍(lán)寶石上涂光刻膠；涂光刻膠的工藝條件為在室溫下，滴5ml的RFJ-220光刻膠在SiO2薄膜上，涂膠機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為3500r/min，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為53s，得到涂有光刻膠的藍(lán)寶石/SW2試樣，即光刻膠/藍(lán)寶石/SiA試樣。步驟3，前烘。將光刻膠/藍(lán)寶石/SW2試樣放入烘箱內(nèi)進(jìn)行前烘；前烘的工藝條件為前烘溫度為110°C，前烘保溫時(shí)間為116s，然后將光刻膠/藍(lán)寶石/SiO2試樣取出空冷至室溫，得到經(jīng)過(guò)前烘的光刻膠/藍(lán)寶石/SiA試樣。步驟4，曝光。采用光刻機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)前烘的光刻膠/藍(lán)寶石/S^2試樣進(jìn)行曝光；曝光的工藝條件為將具有周期為500 μ m，線寬為4. 0 μ m的掩模版壓在光刻膠/藍(lán)寶石/S^2 試樣的光刻膠表面，曝光時(shí)間為42s，得到經(jīng)過(guò)曝光的光刻膠/藍(lán)寶石/S^2試樣。步驟5，顯影。對(duì)經(jīng)過(guò)曝光的光刻膠/藍(lán)寶石/SiO2試樣進(jìn)行顯影；顯影的工藝條件為在室溫下，取濃度為4%的RFX型顯影溶液30ml，將經(jīng)過(guò)曝光的光刻膠/藍(lán)寶石/S^2 試樣放入顯影溶液中顯影，顯影時(shí)間為96s，得到經(jīng)過(guò)顯影的光刻膠/藍(lán)寶石/S^2試樣。步驟6，后烘。將經(jīng)過(guò)顯影的光刻膠/藍(lán)寶石/S^2試樣放入烘箱內(nèi)進(jìn)行后烘；后烘的工藝條件為后烘的溫度為112°C，后烘的保溫時(shí)間為120s，然后將光刻膠/藍(lán)寶石/ SiO2試樣取出空冷至室溫，得到經(jīng)過(guò)后烘的光刻膠/藍(lán)寶石/S^2試樣。步驟7，沉積Au薄膜。采用射頻磁控濺射方法在經(jīng)過(guò)后烘的光刻膠/藍(lán)寶石/SW2 試樣上沉積Au薄膜；射頻磁控濺射的工藝條件為濺射功率為90W，Ar氣流量為15. 0SCCM, 襯底溫度為室溫，靶基距為6. Ocm,濺射氣壓為0. 2Pa,沉積時(shí)間7min，得到鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的光刻膠/藍(lán)寶石/SiO2試樣。步驟8，去光刻膠。對(duì)鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的光刻膠/藍(lán)寶石/SW2試樣進(jìn)行去光刻膠；去光刻膠的工藝條件為將鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的光刻膠/藍(lán)寶石/SW2試樣放入SN-Ol 型去膠劑中用超聲波清洗，超聲波的功率為200W，超聲波的頻率為20kHz，清洗時(shí)間為6分鐘，得到去掉光刻膠鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的藍(lán)寶石/SW2試樣，即Au網(wǎng)柵/藍(lán)寶石/SW2試樣。步驟9，清洗。對(duì)Au網(wǎng)柵/藍(lán)寶石/SiO2試樣進(jìn)行清洗；清洗的工藝條件為將Au 網(wǎng)柵/藍(lán)寶石/SiA試樣放在去離子水中用超聲波清洗，超聲波的功率為200W，超聲波的頻率為20kHz，清洗時(shí)間為8分鐘，然后將Au網(wǎng)柵/藍(lán)寶石/SiA試樣放在無(wú)水乙醇中用超聲波清洗，超聲波的功率為200W，超聲波的頻率為20kHz，清洗時(shí)間為8分鐘，得到紅外透明導(dǎo)電薄膜。
權(quán)利要求
1.一種紅外透明導(dǎo)電薄膜，藍(lán)寶石襯底的單面或雙面鍍上SiO2增透薄膜，形成藍(lán)寶石試樣；其特征在于在藍(lán)寶石試樣的SiA增透薄膜上或者藍(lán)寶石表面覆蓋一層Au網(wǎng)柵薄膜，形成了紅外透明導(dǎo)電薄膜；Au網(wǎng)柵薄膜的厚度為20 30nm，Au網(wǎng)柵薄膜的周期為 500 700 μ m，Au網(wǎng)柵薄膜的線寬為2. 0 4. 0 μ m。
2.一種制備權(quán)利要求1所述紅外透明導(dǎo)電薄膜的方法，其特征在于，包括下述步驟步驟1，清洗藍(lán)寶石試樣；對(duì)鍍有SiO2增透薄膜的藍(lán)寶石試樣進(jìn)行清洗；清洗的工藝條件為 先將藍(lán)寶石試樣放在去離子水中用超聲波清洗，超聲波的功率為100 200W，超聲波的頻率為20 MkHz，清洗時(shí)間為2 4分鐘；然后將藍(lán)寶石試樣放在無(wú)水乙醇中用超聲波清洗，超聲波的功率為100 200W，超聲波的頻率為20 MkHz，清洗時(shí)間為3 5分鐘，得到清洗干凈的藍(lán)寶石試樣；步驟2，涂光刻膠；采用旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)在清洗干凈的藍(lán)寶石試樣的S^2薄膜上涂光刻膠； 涂光刻膠的工藝條件為在室溫下，滴3 5ml的光刻膠在SiO2薄膜上，涂膠機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為3400 3500r/min，旋轉(zhuǎn)時(shí)間為47 53s，得到涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣；步驟3，前烘；將涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣放入烘箱內(nèi)進(jìn)行前烘；前烘的工藝條件為 前烘溫度為105 110°C，前烘保溫時(shí)間為116 120s ；將所述的藍(lán)寶石試樣取出空冷至室溫，得到經(jīng)過(guò)前烘的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣；步驟4，曝光；采用光刻機(jī)對(duì)經(jīng)過(guò)前烘的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣進(jìn)行曝光；曝光的工藝條件為將具有周期為500 700 μ m，線寬為2. 0 4. 0 μ m的掩模版壓在所述的藍(lán)寶石試樣的光刻膠表面，曝光時(shí)間為38 42s，得到經(jīng)過(guò)曝光的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣；步驟5，顯影；對(duì)經(jīng)過(guò)曝光的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣進(jìn)行顯影；顯影的工藝條件為 在室溫下，取濃度為3 4%的顯影溶液20 30ml，將所述的藍(lán)寶石試樣放入顯影溶液中顯影，顯影時(shí)間為90 96s，得到經(jīng)過(guò)顯影的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣；步驟6，后烘；將經(jīng)過(guò)顯影的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣放入烘箱內(nèi)進(jìn)行后烘；后烘的工藝條件為后烘的溫度為108 112°C，后烘的保溫時(shí)間為120 U6s，然后將所述的藍(lán)寶石試樣取出空冷至室溫，得到經(jīng)過(guò)后烘的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣；步驟7，沉積Au薄膜；采用射頻磁控濺射方法在經(jīng)過(guò)后烘的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣上沉積Au薄膜；射頻磁控濺射的工藝條件為濺射功率為86 90W，Ar氣流量為13. 0 15. 0SCCM,襯底溫度為室溫，靶基距為6. 0 6. 2cm,濺射氣壓為0. 2 0. 3Pa,沉積時(shí)間5 7min，得到鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣；步驟8，去光刻膠；對(duì)鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣進(jìn)行去光刻膠；去光刻膠的工藝條件為將鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的涂有光刻膠的藍(lán)寶石試樣放入去膠劑中用超聲波清洗，超聲波的功率為200 300W，超聲波的頻率為20 MkHz，清洗時(shí)間為4 6分鐘， 得到去掉光刻膠鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的藍(lán)寶石試樣；步驟9，清洗；對(duì)鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的藍(lán)寶石試樣進(jìn)行清洗；清洗的工藝條件為將鍍有 Au網(wǎng)柵薄膜的藍(lán)寶石試樣放在去離子水中用超聲波清洗，超聲波的功率為200 300W，超聲波的頻率為20 MkHz，清洗時(shí)間為6 8分鐘，然后將鍍有Au網(wǎng)柵薄膜的藍(lán)寶石試樣放在無(wú)水乙醇中用超聲波清洗，超聲波的功率為200 300W，超聲波的頻率為20 MkHz， 清洗時(shí)間為6 8分鐘，得到紅外透明導(dǎo)電薄膜。
全文摘要
一種紅外透明導(dǎo)電薄膜及其制備方法，在藍(lán)寶石試樣的SiO2增透薄膜上或者藍(lán)寶石表面覆蓋一層厚度為20～30nm，周期為500～700μm，線寬為2.0～4.0μm的Au網(wǎng)柵薄膜，并通過(guò)涂光刻膠、前烘、曝光、顯影、后烘、沉積Au薄膜和去光刻膠，形成紅外透明導(dǎo)電薄膜。由于Au網(wǎng)柵薄膜的周期遠(yuǎn)大于紅外光的波長(zhǎng)，故Au網(wǎng)柵薄膜對(duì)紅外光學(xué)性能影響不大。同時(shí)又由于Au網(wǎng)柵薄膜的周期遠(yuǎn)小于電磁波的波長(zhǎng)，所以Au網(wǎng)柵薄膜具有良好的電磁屏蔽功能。因而，Au網(wǎng)柵薄膜可作為藍(lán)寶石的紅外透明導(dǎo)電薄膜。結(jié)合鍍有的SiO2紅外增透薄膜，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)有效地提高藍(lán)寶石襯底的紅外透過(guò)率和電磁屏蔽效率。
文檔編號(hào)H01B13/00GK102280163SQ20111013310
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者馮麗萍, 劉正堂, 王印權(quán) 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)