一种光吸收膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及光吸收材料，尤其涉及一种光吸收膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、光吸收材料是指在特定波段对光线具有高吸收的材料，吸收率通常可达到90％以上，其在光学系统杂散光消除等领域有着广泛的应用。

2、通过薄膜沉积技术，例如物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)等，可将光吸收材料沉积在物体表面，形成一层能够吸收光线的光吸收膜，通常厚度不超过1微米，从而在不影响物体外形尺寸的情况下，赋予其能够吸收特定波段光线的能力。现有的市场需要单个光学系统具有更好的通用性，即需要光学系统适应更宽的波段以及复杂多样的使用环境。

3、但现有的光吸收膜所兼容的波段较窄，且在高温下易脱落破损，限制了其更广泛地应用。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于，提供一种光吸收膜及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是如何提供一种光吸收膜，使其对较宽波段光线具有高吸收效果，且耐高温，从而更加适于实用。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种光吸收膜，包含至少三层光吸收层，前述的光吸收层由金属元素和氮元素组成；以及，从基底向外，前述的光吸收层中氮元素的含量依次升高；其中，从基底向外，依次包括光吸收层ⅰ、光吸收层ⅱ和光吸收层ⅲ。

3、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

4、在一些实施例中，根据前述的光吸收膜，按照原子摩尔百分比计算，前述的光吸收层中的金属元素与氮元素的比例为1：0.9～1.4。

5、在一些实施例中，根据前述的光吸收膜，按照原子摩尔百分比计算，前述的光吸收层ⅱ的氮元素含量比前述的光吸收层ⅰ高2％～7％，前述的光吸收层ⅲ的氮元素含量比前述的光吸收层ⅰ高5％～10％。

6、在一些实施例中，根据前述的光吸收膜，前述的光吸收层ⅰ的厚度为100～400nm，前述的光吸收层ⅱ的厚度为10～150nm，前述的光吸收层ⅲ的厚度为5～100nm。

7、在一些实施例中，根据前述的光吸收膜，前述的光吸收层的材料选自氮化钛和氮化铬中的至少一种。

8、在一些实施例中，根据前述的光吸收膜，还包含光匹配层和减反层；其中，从基底向外依次包括：前述的光吸收层ⅰ、光匹配层ⅰ、前述的光吸收层ⅱ、光匹配层ⅱ、前述的光吸收层ⅲ、光匹配层ⅲ和前述的减反层。

9、在一些实施例中，根据前述的光吸收膜，前述的光匹配层的材料选自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铌、氧化钛、氧化锌和氧化锌锡中的至少一种；前述的光匹配层ⅰ的厚度为20-70nm，前述的光匹配层ⅱ的厚度为20-100nm，前述的光匹配层ⅲ的厚度为30-120nm。

10、在一些实施例中，根据前述的光吸收膜，前述的减反层的材料选自氧化硅、氮氧化硅和氧化铝中的至少一种，厚度为30-120nm。

11、本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种光吸收膜的制备方法，在基底表面采用氮气和金属/金属氮化物生长至少三层光吸收层，并且从基底向外，使前述的光吸收层中氮元素的含量依次升高。

12、本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的光学设备，包含前述的的光吸收膜。

13、通过上述技术方案，本发明一种光吸收膜及其制备方法和应用至少具有下列优点：

14、针对现有的市场需求，本发明通过大量探索提出一种光吸收膜，包含至少三层光吸收层。通过使用三层成分组成不同的光吸收层，来实现对不同波段光线的吸收，并进一步控制从基底向外，光吸收层中氮元素的含量依次升高，从而达到对较宽波段，400-1100nm波段的光具有高吸收的效果；本发明中的光吸收层仅由简单的成分金属元素和氮元素组成，且通过多层交替的结构，有效减小热应变对膜层结构的影响，这使整个光吸收膜具有较好的耐高温特性。

15、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种光吸收膜，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的光吸收膜，其特征在于，按照原子摩尔百分比计算，所述光吸收层中的金属元素与氮元素的比例为1：0.9～1.4。

3.根据权利要求1所述的光吸收膜，其特征在于，按照原子摩尔百分比计算，所述光吸收层ⅱ的氮元素含量比所述光吸收层ⅰ高2％～7％，所述光吸收层ⅲ的氮元素含量比所述光吸收层ⅰ高5％～10％。

4.根据权利要求1所述的光吸收膜，其特征在于，所述光吸收层ⅰ的厚度为100～400nm，所述光吸收层ⅱ的厚度为10～150nm，所述光吸收层ⅲ的厚度为5～100nm。

5.根据权利要求1所述的光吸收膜，其特征在于，所述光吸收层的材料选自氮化钛和氮化铬中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的光吸收膜，其特征在于，还包含光匹配层和减反层；其中，从基底向外依次包括：所述光吸收层ⅰ、光匹配层ⅰ、所述光吸收层ⅱ、光匹配层ⅱ、所述光吸收层ⅲ、光匹配层ⅲ和所述减反层。

7.根据权利要求6所述的光吸收膜，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的光吸收膜，其特征在于，所述减反层的材料选自氧化硅、氮氧化硅和氧化铝中的至少一种，厚度为30-120nm。

9.一种光吸收膜的制备方法，其特征在于，在基底表面采用氮气和金属/金属氮化物生长至少三层光吸收层，并且从基底向外，使所述光吸收层中氮元素的含量依次升高。

10.一种光学设备，其特征在于，包含权利要求1-8任一项所述的光吸收膜。

技术总结
本发明提供一种光吸收膜及其制备方法和应用，其中的光吸收膜包括至少三层光吸收层，光吸收层由金属元素和氮元素组成；从基底向外，光吸收层中氮元素的含量依次升高。本发明提供的光吸收膜对较宽波段，400‑1100nm波段的光具有高吸收的效果；本发明光吸收膜中的光吸收层仅由简单的成分金属元素和氮元素组成，且通过多层交替的结构，有效减小热应变对膜层结构的影响，这使整个光吸收膜具有较好的耐高温特性。

技术研发人员：孟凡禹,贾金升,孙勇,孔壮,赵劲凯,杨亮亮,汪洪
受保护的技术使用者：中国建筑材料科学研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24