[发明专利]一种带镧系氧化物疏水光学薄膜的光学镜片及其制备

说明书

本发明公开了一种原子层沉积法制备的镧系氧化物疏水光学薄膜，其膜层材料采用镧系氧化物，该膜层镀于光学镜片基底表面时，不影响原镜片的光学性能。可应用于要求疏水性的光学器件表面，如防污染光学透射镜，反射镜等。本发明的镧系氧化物薄膜须采用原子层沉积镀膜工艺和设备进行制备，疏水性好，光学性能优良，应用广泛。

技术领域

本发明涉及镀膜领域，具体涉及到一种可保证疏水性和透光性双重性质的镧系氧化物疏水光学薄膜领域。

背景技术

疏水和超疏水涂层成为近年来的研究热点。最开始,人们利用仿生学原理,模仿荷叶表面的微纳结构制备疏水涂层,水滴在其表面接触角可达到130°-160°,具备疏水甚至超疏水性能。后来，科学家们开发出一些低表面能的有机疏水涂层，如聚四氟乙烯等。但在一些特殊领域,如具有疏水性要求的光学元器件表面,要求该疏水涂层在工作波段是透明的，并在特殊情况下，可应用于复杂恶劣环境，如高温高湿等条件。一般的氧化物非晶材料，如SiO₂，Al₂O₃等都是亲水性材料，无法满足要求。镧系元素的表面活性较高，因此极易吸附大气中的碳氢物种进而呈现出疏水特性，可满足上述要求，应用于光学元器件表面的疏水涂层。镧系氧化物陶瓷块体材料的疏水性研究已见报道，但薄膜材料报道较少，尤其是应用在光学薄膜上更是罕见报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种镧系氧化物疏水光学薄膜，用来解决某些光学元器件表面疏水性的要求。

本发明的疏水涂层是非晶态透明的镧系氧化物薄膜，有CeO₂,Pr₆O₁₁,Nd₂O₃,Sm₂O₃,Eu₂O₃,Gd₂O₃,Tb₄O₇,Dy₂O₃,Ho₂O₃,Er₂O₃,Tm₂O₃,Yb₂O₃和Lu₂O₃,共13种。

本发明的镧系氧化物薄膜须由原子层沉积镀膜工艺制备。

所述的镧系氧化物薄膜表面光滑，具有疏水性能。

所述的镧系氧化物薄膜透光波段可涵盖可见光和近红外光波段；折射率可与现有光学膜层材料匹配。

本发明公开了一种原子层沉积法制备的镧系氧化物疏水光学薄膜，其膜层材料采用镧系氧化物，该膜层镀于光学镜片基底表面时，不影响原镜片的光学性能。可应用于要求疏水性的光学器件表面，如防污染光学透射镜、反射镜、带通滤光片、窄带滤光片或太阳能电池表面等。本发明的镧系氧化物薄膜须采用原子层沉积镀膜工艺和设备进行制备，疏水性好，光学性能优良，应用广泛。

附图说明

图1：原子层沉积膜结构示意图，原子层沉积膜厚度为10-30nm，最佳厚度为25nm，基片可以是块体光学材料或光学镜片，也可以是带有单层膜或多层膜的光学镜片。

图2：原子层沉积CeO₂膜前后疏水性能比较，膜厚为25nm，左图为水滴在原带通滤光片表面停留照片，静态接触角为52°；右图为水滴在镀CeO₂膜的带通滤光片表面停留照片，静态接触角为108°。

图3：实线为设计工作在710-720nm的带通滤光片的透射光谱图，虚线为原子层沉积生长、厚度为25nm的CeO₂薄膜的带通滤光片的透射光谱图。可以看出增加一层厚度为25nm的CeO₂薄膜对原带通滤光片光学性能几乎无影响。