多孔增透膜的制备方法及多孔增透膜、光学器件与流程

本发明涉及薄膜，尤其涉及一种多孔增透膜的制备方法及多孔增透膜、光学器件。

背景技术：

1、光学增透膜是一种目前应用范围非常广的光学薄膜。光学增透膜用于减少光学器件表面的反射光，增加光学器件的透光量。传统的光学增透膜利用光线的干涉相消原理以实现反射光的减少以及透射光的增加。传统的光学增透膜通常包括数十层甚至上百层不同折射率的薄膜，这些薄膜通过厚度以及折射率的搭配以实现增加特定波段光线的透射率。这种光学增透膜的结构和制备工艺均较为复杂，并且只能在有限的波段内实现增透效果，耐久性和稳定性也较差。

2、多孔增透膜是一种利用材料的微孔结构来减少光在界面的反射、从而提高透射率的多孔增透膜。通过合理设计微孔结构和调节材料参数，可以实现对特定波长光的折射率调控，进而实现有效的增透效果。传统技术中通常采用模板法或者溶胶-凝胶法或模板法等制备多孔增透膜。其中，溶胶-凝胶法指的是将溶胶中的前体分子在凝胶剂存在的情况下凝胶形成固体材料，再通过热处理以形成孔隙结构，这种方式工艺复杂度较高制备所得材料的结构稳定性较差。模板法指的是采用模板剂形成孔隙结构，然后将材料填充到模板的孔隙结构中，最后去除模板剂以获得多孔的材料。这种方式在调控孔隙结构时往往需要更换模板剂的类型，工艺复杂度较高且可控性较差。因此，传统技术中往往存在工艺复杂度较高、孔隙结构可控程度不足以及稳定性较差等问题，限制了多孔增透膜的进一步发展及应用。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述背景技术中的问题，提供一种多孔增透膜的制备方法，其工艺复杂度较低，能够提高孔隙结构的可控程度并且兼顾孔隙结构的稳定性。

2、根据本公开的一些实施例，一种多孔增透膜的制备方法，其包括如下步骤：

3、在衬底上制备至少一层第一前体单分子层和至少一层第二前体单分子层，所述第一前体单分子层的材料和所述第二前体单分子层的材料经过反应形成能够水解的金属有机复合层；

4、将所述金属有机复合层置于含水环境中进行水解反应，以使得所述金属有机复合层转化形成多孔金属氧化层；以及，

5、在所述多孔金属氧化层上制备用于加固所述多孔金属氧化层的保型层。

6、在本公开的一些实施例中，所述保型层的材料选自氧化物。所述保型层采用原子层沉积、分子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积和液相外延中的一种或多种方法制备。

7、在本公开的一些实施例中，所述保型层的材料选自氧化硅、氧化铝和氧化钛中的一种或多种。

8、在本公开的一些实施例中，所述保型层的厚度≤10nm。

9、在本公开的一些实施例中，在制备所述保型层之前，还包括对所述多孔金属氧化层进行定型处理的步骤。

10、在本公开的一些实施例中，对所述多孔金属氧化层进行定型处理的步骤包括：将所述多孔金属氧化层置于保护性气体环境中，并加热所述多孔金属氧化层。

11、在本公开的一些实施例中，加热所述多孔金属氧化层的过程满足如下特征中的至少一者：

12、（1）加热温度为50℃~80℃；

13、（2）加热时间为5min~10min。

14、在本公开的一些实施例中，进行水解反应的过程满足如下特征中的至少一者：

15、（1）水解反应的温度为10℃~80℃；

16、（2）水解反应的时间为5min~120min。

17、在本公开的一些实施例中，形成的所述金属有机复合层的厚度为5nm~60nm。

18、在本公开的一些实施例中，在衬底上制备第一前体单分子层和第二前体单分子层的步骤包括：

19、将所述衬底置于沉积腔室中；

20、于所述沉积腔室中通入所述第一前体单分子层的材料并使其附着于所述衬底上，形成所述第一前体单分子层；

21、于所述沉积腔室中通入所述第二前体单分子层的材料并使其附着于所述衬底上，形成所述第二前体单分子层；

22、其中，以形成所述第一前体单分子层的步骤和形成所述第二前体单分子的步骤作为一个沉积循环，重复进行多次所述沉积循环。

23、在本公开的一些实施例中，所述金属有机复合层包括铝基有机无机杂化材料；所述第一前体单分子层的材料包括金属有机化合物，所述第二前体单分子层的材料包括醇类有机物和/或其衍生物。

24、在本公开的一些实施例中，所述第一前体单分子层的材料包括三甲基铝，所述第二前体单分子层的材料包括乙二醇、丙三醇和乙醇胺中的一种或多种。

25、在本公开的一些实施例中，在衬底上制备第一前体单分子层和第二前体单分子层的过程满足如下特征中的至少一者：

26、（1）所述沉积循环的次数为15次~100次；

27、（2）沉积腔室的温度为50℃~200℃。

28、进一步地，本公开还提供了一种多孔增透膜，其包括多孔金属氧化层以及保型层，所述保型层附着于所述多孔金属氧化层的孔隙结构上，所述多孔增透膜由如上述任一实施例所述的多孔增透膜的制备方法制备得到。

29、在本公开的一些实施例中，所述多孔金属氧化层满足如下特征中的至少一者：

30、（1）所述多孔金属氧化层的厚度为40nm~100nm；

31、（2）所述多孔金属氧化层中孔洞的孔径为35nm~105nm；

32、（3）所述多孔金属氧化层在450nm~675nm波段的平均透光率为99%以上。

33、本公开还提供了一种光学器件，其包括工件主体以及设置于工件主体上的多孔增透膜，所述多孔增透膜包括如上述任一实施例所述的多孔增透膜。在本公开的多孔增透膜的制备方法中，先采用第一前体单分子层和第二前体单分子层结合形成金属有机复合层。而后金属有机复合层与水进行水解反应，使得金属有机复合层转化为具有多孔结构的多孔金属氧化层。相较于传统的多孔增透膜的制备方法，该制备方法的工艺复杂度明显较低。结合形成金属有机复合层以及对其进行水解反应的方式，能够有效提高孔隙结构的可控程度。在此基础上，进一步形成的保型层还能够在基本不改变孔隙结构的同时，提高多孔金属氧化层的空气稳定性和耐摩擦性能，因此使得制备的多孔增透膜还兼具较高的稳定性。

34、此外，得益于该制备方法具有较高的一致性，通过对第一前体单分子层和第二前体单分子层的材料进行选取，对金属有机复合层的厚度以及水解反应的温度和时间等进行控制，还能够定制获取所需的多孔结构。

35、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：

1.一种多孔增透膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，所述保型层的材料选自氧化物；所述保型层采用原子层沉积、分子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积和液相外延中的一种或多种方法制备。

3.根据权利要求1所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，所述保型层的材料选自氧化硅、氧化铝和氧化钛中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，所述保型层的厚度≤10nm。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，在制备所述保型层之前，还包括对所述多孔金属氧化层进行定型处理的步骤。

6.根据权利要求5所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，对所述多孔金属氧化层进行定型处理的步骤包括：将所述多孔金属氧化层置于保护性气体环境中，并加热所述多孔金属氧化层。

7.根据权利要求6所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，加热所述多孔金属氧化层的过程满足如下特征中的至少一者：

8.根据权利要求1~4及6~7任意一项所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，进行水解反应的过程满足如下特征中的至少一者：

9.根据权利要求1~4及6~7任意一项所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，形成的所述金属有机复合层的厚度为5nm~60nm。

10.根据权利要求9所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，在衬底上制备第一前体单分子层和第二前体单分子层的步骤包括：

11.根据权利要求10所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，所述金属有机复合层包括铝基有机无机杂化材料；所述第一前体单分子层的材料包括金属有机化合物，所述第二前体单分子层的材料包括醇类有机物和/或其衍生物。

12.根据权利要求11所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，所述第一前体单分子层的材料包括三甲基铝，所述第二前体单分子层的材料包括乙二醇、丙三醇和乙醇胺中的一种或多种。

13.根据权利要求10-12任意一项所述的多孔增透膜的制备方法，其特征在于，在衬底上制备第一前体单分子层和第二前体单分子层的过程满足如下特征中的至少一者：

14.一种多孔增透膜，其特征在于，包括多孔金属氧化层以及保型层，所述保型层附着于所述多孔金属氧化层的孔隙结构上，所述多孔增透膜由如权利要求1~13任意一项所述的多孔增透膜的制备方法制备得到。

15.根据权利要求14所述的多孔增透膜，其特征在于，所述多孔金属氧化层满足如下特征中的至少一者：

16.一种光学器件，其特征在于，包括工件主体以及设置于工件主体上的多孔增透膜，所述多孔增透膜包括如权利要求14~15任意一项所述的多孔增透膜。

技术总结本公开提供了一种多孔增透膜的制备方法及多孔增透膜、光学器件。该制备方法包括如下步骤：在衬底上制备至少一层第一前体单分子层和至少一层第二前体单分子层，所述第一前体单分子层的材料和所述第二前体单分子层的材料经过反应形成能够水解的金属有机复合层；将所述金属有机复合层置于含水环境中进行水解反应，以使得所述金属有机复合层转化形成多孔金属氧化层；以及，在所述多孔金属氧化层上制备用于加固所述多孔金属氧化层的保型层。该多孔增透膜的制备方法能够提高孔隙结构的可控程度并且兼顾孔隙结构的稳定性，简化多孔增透膜的制备流程，且得到高透射率的光学增透膜。技术研发人员：李翔,袁红霞,糜珂,王娟受保护的技术使用者：江苏微导纳米科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2