使用納米多孔結晶材料的光學薄膜層之結構及方法技術

本發明專利技術公開應用于具有魯棒納米多孔結晶層的技術。根據至少一個實施例，濾光鏡包括透光基材、以及光學涂層。光學涂層沉積在透光基材上。光學涂層包括至少一結晶納米特征層。該至少一結晶納米特征層通過高溫斜角沉積法沉積，其具有相較透光基材的折射率更低的折射率。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】本專利技術公開應用于具有魯棒納米多孔結晶層的技術。根據至少一個實施例，濾光鏡包括透光基材、以及光學涂層。光學涂層沉積在透光基材上。光學涂層包括至少一結晶納米特征層。該至少一結晶納米特征層通過高溫斜角沉積法沉積，其具有相較透光基材的折射率更低的折射率。【專利說明】 相關申請 本申請要求美國臨時申請No. 61/582,829的權益，其申請日為2012年1月4日， 并被加入此文中作為參考。
本專利技術大體涉及濾光鏡。本專利技術尤其涉及一種具有納米多孔結晶層的濾光鏡。
技術介紹
濾光鏡被應用在許多領域，包括光學顯微技術、光窗、大功率照明系統以及光電子 學。濾光鏡通過引入高反射性、半反射性及抗反射（anti-reflective)性的光學薄膜層而 產生。現存許多方法用于制備濾光鏡。 用于制備薄膜濾光鏡的最常見的方法包括使用高密度的薄膜層，在薄膜層中每一 層包含一具有特定折射率（refractive index)的特定材料。通過使用具有不同折射率值 的薄膜層，可實現具有抗反射性和高反射性的光學薄膜層。然而，由于在高密度光學薄膜中 折射率選擇的限制（受到可用材料及選擇的限制），這些傳統薄膜涂層的光學性能是受到 限制的。為了補償這一不足，傳統的高密度薄膜濾光鏡包含多種不同層及材料從而獲得所 需的光學性能。可惜的是，多種材料涂覆層及涂覆厚度大使得成本提高，且影響到濾光鏡的 魯棒性（robustness)。 制備抗反射濾光鏡的另一選擇是使用蛾眼（moth-eye)表面結構。其表面特征可 接近于一折射率漸進層，在該層中，折射率作為距離基材的距離的函數而減小。雖然對于經 蛾眼結構處理的基材來說，可顯示寬帶抗反射（AR)性，但是其性能及實施受到限制。納米 或微米蛾眼結構的制備包括精確的光刻和蝕刻步驟，其通常是一代價高的過程。此外，由于 其厚度及折射率的控制的缺乏，蛾眼結構無法實現理想的漸進折射率。 納米多孔薄膜濾光鏡的使用，相較傳統的高密度薄膜濾光鏡，可提供較高的光學 性能。納米多孔薄膜材料的精確厚度和折射率的可調性，使得接近理想的光學結構可被實 現。通過在基材上制備納米多孔薄膜，可實現高反射或抗反射涂層。然而，現存多孔薄膜濾 光鏡缺乏魯棒性及光學性能不理想限制了其在光學領域的使用及影響。
技術實現思路
本專利技術中的至少一實施例公開了一設計及制備方法，用于制造在濾光鏡中的魯 棒、納米多孔結晶層。光學薄膜濾光鏡通過魯棒光學薄膜的創造而實現，魯棒光學薄膜由在 基材、光窗、光源或探測器上的至少一層或多層納米多孔結晶層而賦予。結晶納米多孔特征 可為在紫外線（UV)、可見光或紅外（IR)光譜中透明的。納米多孔結晶薄膜濾光鏡在基材、 光窗、光源或探測器上沉積或生長。魯棒多孔結晶層可被制備從而增強濾光鏡的整體魯棒 性及光學性能。在許多應用和領域中，包括光學系統，太陽能系統以及視覺系統中都需要魯 棒和高性能濾光鏡。 在一個實施例中，通過高溫遮蔽沉積的使用，而揭露出制備方法。在結晶納米遮蔽 期間的高溫或高能創造出結晶納米多孔層。相較傳統的高密度濾光鏡或其他多孔濾光鏡， 這些魯棒納米多孔結晶層在提供較高的光學性能的同時，賦予了薄膜濾光鏡實質的魯棒性 改進，包括磨損改進、粘附改進、滲透改進以及耐溫改進。用于生產納米多孔結晶層所需的 生產步驟簡單，使得生產成本低。 在另一個實施例中，在一個濾光鏡中整合有魯棒多孔結晶層以及高密度層。高密 度層有助于光學性能及機械性能。高密度層相較魯棒多孔結晶層，具有更高的有效折射率。 可加入抗刮硬涂層從而提高傳統的環境魯棒性及機械魯棒性。高密度及納米多孔結晶層可 形成光學薄膜對，可用于不同的濾光鏡設計中。高密度層可沉積或生長在納米多孔結晶層 的頂部，下方或其之間。 在另一個實施例中，在一個濾光鏡中整合有魯棒多孔結晶層以及非結晶層。納米 多孔非結晶層可被使用從而提高材料的范圍以及濾光鏡中所需的折射率值。納米多孔非結 晶層可沉積或生長在納米多孔結晶層的頂部，下方或其之間。 根據一實施例，一設備被提供。該設備包括一透光基材（light transmitting substrate)以及一光學涂層（optical coating)。光學涂層沉積在透光基材上。光學涂層 包括至少一結晶納米特征層。至少一結晶納米特征層通過高溫斜角沉積法沉積，并具有相 較透光基材的折射率更低的折射率。 根據另一實施例，另一設備被提供。該設備包括一透光基材以及一光學涂層。光 學涂層沉積在透光基材頂部。光學涂層包括復數對交替薄膜層。每一對交替薄膜層中的至 少一薄膜層是使用高溫斜角沉積法沉積的結晶納米特征層。每一對交替薄膜層具有兩個不 同折射率的薄膜層。 根據另一實施例，又一設備被提供。該設備包括一透光基材以及一光學涂層。光 學涂層沉積在透光基材上。光學涂層包括結晶納米特征層。結晶納米特征層通過一過程沉 積，該過程包括：通過沉積系統產生一材料流（material flux)，該沉積系統具有朝著基材 的額定流方向（flux direction)，其中額定流方向及基材的平面法相量之間的傾斜角實質 大于零，通過材料流在基材上沉積材料從而使納米多孔特征生長，將基材加熱至一預定溫 度，從而基材上的納米多孔特征至少部分結晶化。 納米多孔結晶層的光學透明度以及光學性能優于無定形納米多孔層。相較無定型 的納米多孔層，納米多孔結晶層在光學吸收上具有更少的缺陷。相較現存的工藝現狀的技 術，其將導致更優的薄膜濾光鏡。 此處公開的專利技術在基材上使用一個或多個高魯棒納米多孔結晶層。由于納米特征 可在不增加壓力的情況下擴展至層上或層下，故這些結晶納米多孔可耐高溫。這將釋放出 由處于納米多孔結晶層頂部及下方的材料間的熱膨脹的系數錯配而引出的壓力。其可確保 光學薄膜層無裂口及無壓力。 高魯棒納米多孔薄膜濾光鏡的使用，例如在光窗口或基材上使用部分或完全結晶 的納米多孔層，提供了與光窗及基材較強的粘附性。 此處公開的專利技術提供了一種魯棒制備設計及制造方法，由于強勁的納米多孔結晶 層，其允許在機械性能不降低或結構不損傷的情況下，允許納米多孔層的嵌入。其將大大擴 大高魯棒濾光鏡可被實施的應用領域。 此處公開的專利技術提供了使用傳統半導體制備方法，達到高魯棒性及高光學性能的 相對簡單的方法。因而，這種魯棒光窗的制備成本預計將較低。 此處介紹的技術的其他方面，通過以下附圖及具體說明將更清楚。 【專利附圖】【附圖說明】 借由以下詳細說明，并結合權利要求及附圖，這些內容共同組成說明書的一部分， 本領域技術人員可更清楚地了解本專利技術的主體、特征及特性。 圖1示出了一基本的濾光鏡，其具有位于基材上的納米多孔結晶層。 圖2A示出了通過高溫遮蔽沉積形成的納米多孔結晶層。 圖2B示出了在低溫下形成的無定型的納米多孔層。 圖2C示出了在高溫下形成的高密度結晶層。 圖3示出了用于實現納米多孔結晶層，高溫遮蔽沉積方法的制備方法。 圖4A為一納米多孔結晶ZnSe層的掃描電鏡照片。 圖4B為一無定型的納米多孔ZnSe層的掃描電鏡照片。 圖5A示出了一基本的濾光鏡，其具有位于納米多孔結晶本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一設備，包括一透光基材，以及一光學涂層，光學涂層沉積在透光基材上，光學涂層包括至少一結晶納米特征層；其中，至少一結晶納米特征層通過高溫斜角沉積法沉積，并具有相較透光基材的折射率更低的折射率。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蒙特·弗蘭克，奚靜群，
申請(專利權)人：瑞達克斯科技有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US