基于ZnS金属网栅制作工艺的改进

为了制作基于ZnS的对雷达波高效电磁屏蔽的金属网栅,采用了一种新型的先胶后镀的光刻复制工艺。但在制作过程中,发现影响金属网栅成品率的主要因素为ZnS材料的颜色,即由于多晶ZnS的颜色和所用光刻胶的颜色相似,很难判断网栅是否显影彻底,进而影响真空镀膜过程中金属网栅膜的形成。结合金属网栅的制作工艺,通过采用镀一层过渡膜的方式,即采用镀膜、涂胶、显影、腐蚀、镀膜、去胶、腐蚀的工艺,有效地解决了ZnS颜色带来的影响。实验表明,采用该工艺一次性成功制作出线宽为8μm、周期为400μm的金属网栅。该工艺使基于ZnS金属网栅的成品率在90%以上。     

红外透明导电金属网栅薄膜

介绍了一种既高效透过红外光 ,同时又能有效屏蔽电磁干扰的金属网栅薄膜的基本原理和制备工艺。分析了网栅参数对其光学及电磁性能的影响。介绍了利用光刻和镀膜技术 ,在红外基片上制作线条宽度小于 10 μm ,周期约 35 0 μm的金属网栅。     

薄膜光学 薄膜光学理论与膜系设计

O484．1 2005032005 金属网栅结构参数设计与制作=Characteristic dimension design and fabrication of metallic mesh[刊,中]／冯晓国(中 科院长春光机所．吉林,长春(130033)),方梁…∥光学精 密工程．-2005,13(1)．-59-64 研究了金属网栅结构参数对其光电特性的影响,并通 过工艺实验结果测试,验证了分析计算成果。实验采用清 洗、涂胶、光刻、显影、镀膜、去胶、电镀工艺流程,并用激光 直写曝光代替掩模投影曝光。在MgF2基底上制作出线     

激光直写方法制作透明导电金属网栅

介绍了利用激光直写光刻技术在200mm×200mm基片上制作线宽为5μm,周期为350μm的红外透明导电金属网栅的工艺过程,对激光直写光刻技术和机械刻划掩模接触光刻制作金属网栅结构的两种方法进行了比较,给出了激光直写制作金属网栅的优点.     

基于PET基底透明屏蔽膜的制备研究

为满足光学器件透红外屏蔽电磁波的要求,在PET柔性基底上制作了金属网栅透明屏蔽膜.分析网栅参数对其屏蔽效率及透过率的影响,选取结构参数.针对PET基底的柔性特点及其热稳定性,经试验研究优化光刻工艺中的提拉速度、烘烤时间及温度等参数,从而得到高质量的图形结构.采用磁控溅射法制备透明屏蔽膜,通过优化溅射功率、溅射气压等参数使膜/基结合更牢固.最后得到线宽为3μm、周期为250μm的金属网栅透明屏蔽膜.采用分光光度计测得其在300~2 200nm波段的平均透过率为77%;采用屏蔽室法测得其在2~18GHz频段的电磁屏蔽效率为12dB以上.     

中波红外3 μm～5 μm宽带通滤光片的研制

 中波红外宽带通滤光膜通常膜系层数多,膜层总厚度非常大（厚度达到10 μm左右）,膜层的镀制工艺难度较大。通过分析红外带通滤光片几种设计方法的特点,并结合实际镀制工艺技术,采用了长波通与短波通及非规整薄膜设计技术相结合的方法,设计了以锗材料为基底的中波3 μm～５ μm宽带通滤光膜。该设计大幅度降低了膜层的总厚度（约为8.65 μm）,缩短了膜层的镀制周期,提高了膜层的牢固度;在膜层的镀制工艺过程中,通过改变薄膜材料的蒸发速率、修正蒸发硫化锌材料时电子枪的扫描方式、调整蒸发材料在坩埚中的装载方法,使膜层获得了优异的光谱性能,其通带平均透过率大于96%,截止区域的平均透过率小于1%。     

一种红外双半波滤光片的设计和制造方法

针对唐晋发、郑权老师在《应用薄膜光学》一书中介绍的采用低折射率材料做间隔层，用16个λ/4层完成红外双半波滤光片的设计方法制作的薄膜易发生断裂，该文给出该膜系另一种设计计算方法，即采用高折射率材料做间隔层，用12个λ/4完成膜系设计。与前者相比，该方法节省了材料和时间。同时给出了镀制该膜系的工艺要点，并对镀膜过程中的初始真空度、蒸镀温度和2种材料的蒸发速率做了说明。指出在该工艺实施过程中，首先使用离子源对基底进行活化轰击，然后在蒸镀硫化锌和锗的过程中用离子源进行辅助蒸镀，可得到非常牢固的膜层。     

可见与红外双波段宽带增透膜的研制

根据军用光学仪器的使用要求,在多光谱ZnS基底上镀制增透膜,要求薄膜在可见与近红外波段400～1000 nm及远红外波段7～11 μm的平均透射率均大于90%.采用电子束真空镀膜的方法并加以离子辅助沉积系统,通过选择ZnS和YbF3作为高低折射率材料,利用最新OptilLayer软件三大模块的功能辅助,调整镀膜工艺参数,改进监控方法,减少膜厚控制误差,在多光谱ZnS基底上成功镀制符合使用要求的增透膜.所镀膜层在可见与近红外波段400～1000 nm的平均透射率大于91%,远红外波段7～11μm的平均透射率大于90%,能够承受恶劣的环境测试,完全满足军用光学仪器的使用要求.     

硫化锌——氟化镁多层膜的牢固度理论和制备技术

<正> 一、引言近十年来,我们在研制和生产ZnS/MgF_2多层膜的过程中体会到,潮湿、油污染、基底清洗、蒸发速率、蒸汽入射角、基底加温和膜料预熔等工艺,都会影响膜层的牢固度。实践表明,在常规的真空蒸发镀膜工艺条件下,增加ZnS/MgF_2膜层对玻璃基底的吸附力,是提高膜层牢固度的关键。在常规的镀膜工艺条件下,主要由于ZnS/MgF_2膜系和玻璃基底之间附着了水分子或油分子,致使膜系对玻璃基底的吸附力减弱,实践证明,只要采取增加薄膜吸附力的工艺措施,如固膜热处理、镀膜过程中的防水、防油等工艺措施,则所制备的ZnS/MgF_2多层膜,其牢固度就有显著改善,并符合使用要求。二、决定薄膜牢固度的主要因素     

金属网栅法布里珀罗干涉仪测量太赫兹波波长

设计并制作了用于测量波长大于150 μm(频率低于2 THz)的太赫兹波波长的金属网栅法布里珀罗干涉仪(FPI)。采用光电子微纳制造工艺制作了五组周期不大于40 μm,线宽不大于10 μm的有衬底方形金属网栅,利用太赫兹时域光谱技术测量了金属网栅的太赫兹波段光电特性,得到了各组金属网栅在感兴趣频段的反射率和金属网栅FPI的反射精细度,结果表明所制作的金属网栅FPI均可用于测量波长大于150 μm的太赫兹波。实验搭建金属网栅FPI扫描测量了212 μm的太赫兹波波长,与理论结果吻合。研究了金属网栅FPI对太赫兹波偏振方向的依赖性以及对FPI腔镜平行度的要求,结果表明,方形金属网栅FPI对正入射太赫兹波偏振方向不敏感,而对FPI腔镜平行度很敏感。     

ZnSe-ZnS超晶格的通光蚀孔及列阵研究

用MOCVD方法在GaAs衬底上生长ZnSe-ZnS超晶格.用化学腐蚀方法在GaAs衬底上开一个通光窗口,使该窗口上仅剩有1～1.8μm厚的生长层.室温下测量了蚀孔后由于化学腐蚀造成生长层表面差异的ZnSe-ZnS超晶格的吸收光谱.研究了带有生长过渡层和无过渡层的超晶格质量对其吸收光谱性能的影响.发现过渡层的存在保护了超晶格激子吸收性能.在此基础上首次采用新工艺在3×3mm2面积上把GaAs衬底金部腐蚀掉,剩下均匀、光滑的ZnSe-ZnS超晶格层,在其上做出了300×300μm2的列阵,为在ZnSe-ZnS超晶格上实现光学双稳的集成化提供了必要条件.     

一种透过率随入射角近似线性变化的F-P标准具设计

为了由非机械扫描式F-P标准具的透过率得到来袭激光的入射角,设计了一种透过率随入射角近似线性变化的F-P标准具。把薄膜光学原理应用于F-P标准具的设计之中,考虑了斜入射条件下,特别是大入射角下,增透膜和干涉腔反射层特性参数变化对其透过率的影响,针对1.06μm激光,经过仿真设计,确定了F-P标准具主要参数。反射板选用K9玻璃,反射层采用单层ZnS膜时,腔长(475±5)nm,膜厚(65±5)nm,膜层垂直反射率20.7%～24.0%,对应标准具的透过率与入射角之间线性关系为T=-52.23θ+87.92,透过率非线性误差±5%;采用Ag膜时,腔长(460±10)nm,膜厚(3.80±0.15)nm,膜层垂直反射率22.4%～24.8%,T=-52.28θ+82.05,透过率非线性误差±4%。但具体的实现形式和制作工艺有待进一步研究。     

大口径石英基底衍射透镜的高精度制备方法

针对传统接触式曝光过程中掩模版因自身重力产生形变从而引入不可忽视的线宽误差和位置误差的问题,提出了一种大口径石英基底衍射透镜的高精度制备方法.采用背面具有真空道的高平面度、高强度金属校正工装吸附在掩模版上,利用掩模版上下表面的压强差使其与工装高度贴合,确保掩模版的高平面度.待石英基底所有区域均与掩模版结构面紧密贴合后取下工装.完成接触式曝光和显影后,采用反应离子刻蚀技术对大口径石英基底进行刻蚀,最终得到高精度微纳米结构.经有限元分析,使用该校正工装后,掩模版的形变量由28.85μm减小为0.88μm.实验结果表明,采用该方法制备的口径430mm两台阶石英基底菲涅尔衍射透镜波像差优于1/25λ,平均衍射效率为38.24%,达到理论值的94.35%,具有良好的聚焦和光学成像效果.     

Novel silicon nanowire film on copper foil as high performance anode for lithium-ion batteries

A novel silicon nanowire film anode was successfully prepared by a combination of magnetron sputtering deposition and metal-catalyzed electroless etching technology. Scanning electron microscopy revealed the formation of a Si film composed of nanowires with a diameter of ~70 nm and lengths of ~3.5 μm. As-prepared Si nanowire film is directly grown on current collectors without binders and carbon additives, which provides a good contact and adhesion of them to current collector. Furthermore, the defined spacing of nanoscale Si nanowire allows Si to undergo large volume change during the alloying/dealloying process without loss of its integrity. These structural features of the resulting Si nanowire make it a promising anode for lithium-ion batteries with remarkably improved electrochemical performance compared with the Si film-based electrode prepared without metal-catalyzed electroless etching process.     

A study on the biological detection chip through the use of PDMS lens for the reinforcement of fluorescence receiving signal

In this study, MEMS process technology is adopted to produce microfluidic chip and PDMS lens. SU-8 thick film photo resist is coated onto silicon wafer surface in two times of spin coating, then through lithography and mold transfer technology, PDMS chip of minimal line width 100 μm and thickness 200 μm is printed. In fluorescence detection aspect, we use objective lens to couple laser optical source to optical fiber, and then have it incident to excite fluorescence sample, the excited fluorescence then passes through filter and detected by optical detector of experiment group and spectrophotometer of reference group. From the experiment result, the Hex fluorescence detection limit of the system is verified to be 1 pmol/5 μl. In addition, we have integrated PDMS lens into microfluidic chip to make generalized detection experiment, it was found that the signal measured by optical embedded type is higher than that of non-embedded type. Meanwhile, the microfluidic chip with double concave lens (135°) and10 mm PDMS focusing lens can be utilized to obtain optimal fluorescence receiving effect. The fluorescence intensity is raised by 2–3 times, and the measurement limit is lowered to 100 fmol/5 μl.     

The influence of residual gas on boron carbide thin films prepared by magnetron sputtering

Boron carbide (B₄C) thin films were prepared by magnetron sputtering and residual gas impurities in the films were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy. The impurities, mainly oxygen, decrease with improving vacuum. By using argon ion beam etching of the films, the atomic concentration was measured as a function of etching depth. The binding energy spectra were analyzed using wavelet transform and curve fitting, showing that most of the oxygen impurity is in the form of boron oxides, and that the impurities are physically trapped among columnar structures in the film. In order to improve the base vacuum before coating the film, a range of methods were used, including argon gas filling on the target surface and titanium pre-sputtering. The experimental results show that the latter is an efficient and feasible method. Based on the titanium pre-sputtering technology, the optical performance of W/B₄C multilayer was improved so much.     

基于氧化物的0.8~1.7μm和3.7~4.8μm硬质宽带红外增透膜研制

从实际应用出发,在0°入射的条件下,在ZnS基底上针对0.8~1.7 μm和3.7~4.8 μm两个红外波段,设计并制备了双波段红外增透膜。论述了材料选择、膜系设计和制备方法,最终使用等离子辅助沉积技术在ZnS窗口上制备出双波段红外增透膜,透过率及环境测试结果表明：在0.8~1.7 μm波段双面平均透过率大于95%,在3.7~4.8 μm波段双面平均透过率大于96%。膜层结合牢固并有良好的耐摩擦性能。