一種可見光/紅外波段納米光學吸收涂層及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種可見光/紅外波段納米光學吸收涂層及其制備方法。
【背景技術】
[0002]光學涂層由一種或多種電介質或金屬薄膜構成，是各種光學器件的關鍵部分，在光學鏡片涂層、超薄光電探測器以及太陽能電池等領域有廣泛的應用前景。現有的納米光學涂層主要是在硅片等硬質半導體基底上制備得到的，涂層為1/4波長厚度的半導體薄膜，才能實現截止波長覆蓋可見光及近紅外范圍的應用。現有的納米光學涂層厚度較厚，成本高，制備工藝也較復雜。
【發明內容】
[0003]本發明針對【背景技術】存在的缺陷，提出了一種可見光/紅外波段納米光學吸收涂層及其制備方法。本發明在高反射率的柔性金屬基板上制備半導體光學涂層，制得的光學涂層薄膜厚度較薄，且在可見光/近紅外波段內具有高減反的效果，可廣泛應用于光學鏡片涂層、超薄光電傳感器、超薄太陽能電池等領域。
[0004]本發明的技術方案為:
[0005]—種可見光/紅外波段納米光學吸收涂層，包括金屬基板及生長于金屬基板上的具有光電響應特性的半導體光學涂層薄膜，所述金屬基板為可見光/紅外高反射率金屬基板，所述半導體光學涂層薄膜的厚度為1nm?180nmo
[0006]進一步地，所述可見光/紅外高反射率金屬基板為可見光/紅外高反射率柔性金屬基板，具體為招箔、銅箔、金箔等，其表面粗糙度為Inm以下。
[0007]進一步地，所述半導體光學涂層薄膜為鍺錫合金薄膜等半導體合金薄膜，以及鍺薄膜等半導體薄膜，具有良好的光電轉換和光學吸收特性。
[0008]進一步地，所述半導體光學涂層薄膜采用真空物理氣相沉積方式生長，具體為磁控濺射法、熱蒸發法或分子束外延法等。
[0009]—種可見光/紅外波段納米光學吸收涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0010]步驟1:選擇可見光/紅外高反射率柔性金屬基板，分別采用乙醇、去離子水清洗，吹干；
[0011]步驟2:在步驟I清洗吹干后的可見光/紅外高反射率柔性金屬基板上制備10?ISOnm厚的鍺錫合金薄膜;具體過程為:在10—8Torr以下的真空環境下，將可見光/紅外高反射率柔性金屬基板在200?400°C下處理30min?lh，以去除基板表面的附著氣體，降溫至室溫;保持10—8Torr以下的真空環境，將鍺源升溫至1000?1200°C，錫源升溫至1000?1200°C，金屬基板升溫至100?250°C;打開鍺源、錫源和基片擋板，采用分子束外延法在金屬基板表面生長鍺錫合金薄膜。
[0012]進一步地，所述鍺源和錫源以體積百分比計純度不低于99.99%。
[0013]進一步地，所述鍺源和錫源的升溫速率為7°C/min，金屬基板的升溫速率為1°C/
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[0014]進一步地，所述可見光/紅外高反射率柔性金屬基板為鋁箔、銅箔、金箔等，其表面粗糙度為Inm以下。
[0015]本發明的有益效果為:本發明采用物理氣相沉積分子束外延技術，在可見光/紅外高反射率柔性金屬基板(鋁箔)上生長可見光/紅外波段納米光學吸收涂層(鍺錫合金薄膜)，得到的光學吸收涂層厚度為10?180nm時截止波長即可覆蓋400nm?1800nm的范圍，其厚度遠小于光學吸收波長的1/4;且具有制備工藝簡單、超薄、易于大面積集成等優點，在光學鏡片涂層、超薄光電探測器以及太陽能電池等領域有著廣泛的應用前景。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明實施例所述可見光/紅外波段納米光學吸收涂層的制備工藝流程圖；
[0017]圖2為本發明實施例1至8所述納米光學吸收涂層的可見光-近紅外波段的反射率測試結果圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例，詳述本發明的技術方案。
[0019]—種可見光/紅外波段納米光學吸收涂層，包括鋁箔及生長于鋁箔之上的具有光電響應特性的鍺錫合金薄膜，所述鍺錫合金薄膜的厚度為1nm?180nmo
[0020]—種可見光/紅外波段納米光學吸收涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0021]步驟1:選擇表面粗糙度小于Inm的鋁箔作為所述納米光學吸收涂層的基板，分別采用乙醇、去離子水清洗，吹干；
[0022]步驟2:在步驟I清洗吹干后的鋁箔上制備10?ISOnm厚的鍺錫合金薄膜;具體過程為:在10—8Torr以下的真空環境下，將鋁箔在200?400°C下處理30min?lh，以去除鋁箔基板表面的附著氣體，降溫至室溫;保持10—8Torr以下的真空環境，將體積百分比計純度不低于99.99%的鍺源以71/1^11的升溫速率升溫至1000?12001，體積百分比計純度不低于99.99%的錫源以7°(3/11^11的升溫速率升溫至1000?1200°(3，鋁箔以1°(3/1^11的升溫速率升溫至100?250°C;打開鍺源、錫源和基片擋板，采用分子束外延法在金屬基板表面生長鍺錫合金薄膜。
[0023]實施例1
[0024]—種可見光/紅外波段納米光學吸收涂層的制備方法，包括以下步驟:
[0025]步驟1:選擇表面粗糙度小于Inm的鋁箔作為所述納米光學吸收涂層的基板，分別在乙醇、去離子水中超聲清洗20s，然后采用高純氮氣吹干鋁箔；
[0026]步驟2:在步驟I清洗吹干后的鋁箔的拋光面上制備鍺錫合金薄膜;具體過程為:在10—9Torr的真空環境下，將鋁箔在350°C下處理30min，以去除鋁箔基板表面附著的氣體，然后降溫至室溫;保持10—9Torr的真空環境，將體積百分比計純度為99.999%的鍺源以7°C/min的升溫速率升溫至1200°C，體積百分比計純度為99.999%的錫源以7°(3/11^11的升溫速率升溫至1050°C，鋁箔以l°C/min的升溫速率升溫至160°C;打開鍺源、錫源和基片擋板，采用分子束外延法在鋁箔基板表面生長鍺錫合金薄膜，生長時間為lOmin，生長過程中鋁箔基板以0.5