一种提高PMMA基板透过率的方法 |
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| 申请号 | CN201611007196.2 | 申请日 | 2016-11-16 | 公开(公告)号 | CN106738836A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 天津津航技术物理研究所; | 发明人 | 王利栓; 刘华松; 杨霄; 姜玉刚; 刘丹丹; 姜承慧; 季一勤; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 聚合物 材料 表面处理 领域，具体涉及一种采用离子束 刻蚀 方法提高PMMA 基板 透过率的方法。本发明提出一种提高PMMA基板透过率的方法，该提高PMMA基板透过率的方法采用离子束刻蚀方法，将高能 等离子体 直接作用于PMMA基板的表面，在表面刻蚀形成随机微结构，降低表面的反射率，提高PMMA基板的透过率。该方法简便有效，能够避免 现有技术 中因 镀 膜 工艺导致的可靠性差的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种提高PMMA基板透过率的方法，其特征在于，所述提高PMMA基板透过率的方法采用离子束刻蚀方法，将高能等离子体直接作用于所述PMMA基板的表面，在所述表面刻蚀形成随机微结构，降低所述表面的反射率，提高所述PMMA基板的透过率。 |
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| 说明书全文 | 一种提高PMMA基板透过率的方法技术领域背景技术[0002] 光学塑料具有重量轻、成本低、易加工成形、生产效率高以及光学性能优异等优点，因此在部分领域正逐渐取代常规玻璃光学元件。随着有机物工业和聚合物合成技术、表面改性技术的发展，聚合物光学性能日益提高，其透过率与无机玻璃相差无几，其应用也由早期放大镜、玩具等低端产品发展到透镜、军事等中高端产品中。 [0003] 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有较好的力学机械特性及较高的透过率，在可见光范围内吸收很小，是光学塑料中使用最为广泛的材料，其在光学系统中的应用能大大降低系统的重量、对系统的轻质化意义重大。在光学系统中应用PMMA时，如果能够进一步降低PMMA表面的反射率，提高其透过率，将会进一步提高光学系统的性能。降低PMMA表面反射率的常规方法是，在PMMA基板上沉积光学薄膜。但是，在聚合物基板上沉积光学薄膜存在以下问题：(1)聚合物熔点低，沉积需在低温下进行，因此往往沉积的膜层结构多孔、疏松、聚集密度较小；(2)聚合物多具有孔状结构，如PMMA能够从空气中吸收的水达2％(体积比)；(3)聚合物和无机薄膜界面结合力和附着力较差，当柔软基板变形导致摩擦时膜层容易剥离；4)聚合物的热膨胀系数几乎比无机薄膜大一个量级，会产生热应力；5)聚合物中吸收的污染物在真空环境下会释放，影响薄膜的生长。由于以上问题的存在，导致薄膜与PMMA基板的结合力较弱，会出现膜层剥离、起皮、开裂等现象，稳定性差。 发明内容[0004] (一)要解决的技术问题 [0006] (二)技术方案 [0007] 为解决上述技术问题，本发明提出一种提高PMMA基板透过率的方法，该提高PMMA基板透过率的方法采用离子束刻蚀方法，将高能等离子体直接作用于PMMA基板的表面，在表面刻蚀形成随机微结构，降低表面的反射率，提高PMMA基板的透过率。 [0008] 进一步地，提高PMMA基板透过率的方法具体包括如下步骤： [0009] (1)将PMMA基板放置于离子束刻蚀装置的真空室内； [0010] (2)将刻蚀气体通入离子束刻蚀装置的刻蚀离子源； [0011] (3)对真空室进行抽真空操作，真空度达到要求时，接通刻蚀气体以及离子束刻蚀装置的中和器； [0012] (4)开启中和器与刻蚀离子源，稳定后加束压，对PMMA基板进行一定时间的离子束刻蚀，在PMMA基板的表面刻蚀形成随机微结构； [0013] (5)停止刻蚀，冷却后取出PMMA基板。 [0014] 进一步地，刻蚀气体为氩气。 [0015] 进一步地，离子束刻蚀装置的射频频率为13.56MHz，刻蚀离子源的离子束压、离子束流分别为300V～500V和50mA～150mA。 [0016] 进一步地，氩气的流量为5～30sccm，纯度＞99.99％。 [0017] 进一步地，步骤(3)中的真空度为小于或等于3×10-5torr；接通刻蚀气体以及中和器后，稳定5分钟。 [0018] 进一步地，步骤(1)中，将PMMA基板放置于真空室内具有行星转动机构的工件架上。 [0019] 进一步地，步骤(4)中，一定时间为400s～500s。 [0021] 进一步地，超声波清洗的超声频率为3000kHz，超声时间为5min～10min，离心甩干机的转速为4000转/分钟。 [0022] (三)有益效果 [0024] 图1为本发明实施例中PMMA基板刻蚀深度测量数据； [0025] 图2为本发明实施例中PMMA基板刻蚀前后的光谱透过率。 具体实施方式[0026] 本发明实施例中所采用的提高PMMA基板透过率的方法，具体包括如下步骤： [0027] (1)对PMMA基板进行处理：使用45℃的去离子水对PMMA基板表面进行冲洗，再进行超声波清洗，超声频率为3000kHz，超声时间为5min；最后进行甩干，离心甩干机的转速为4000转/分钟。 [0028] (2)将经过处理后的PMMA基板放置于离子束刻蚀装置的真空室内具有行星转动机构的工件架上。离子束刻蚀装置的射频频率为13.56MHz，刻蚀离子源的离子束压、离子束流分别为300V和100mA。 [0029] (3)将作为刻蚀气体的氩气通入离子束刻蚀装置的刻蚀离子源，氩气的纯度＞99.99％，流量为8sccm。 [0030] (4)对真空室进行抽真空操作，真空度等于3×10-5torr时，接通氩气以及离子束刻蚀装置的中和器，并稳定5分钟。 [0031] (5)开启中和器与刻蚀离子源，稳定10分钟后，加束压300V，对PMMA基板进行450s的离子束刻蚀，在PMMA基板表面刻蚀形成随机微结构； [0032] (6)停止刻蚀，待离子束刻蚀装置冷却2小时后，向真空室通入高纯氮气，取出PMMA基板。 [0033] 采用白光轮廓仪对刻蚀后的PMMA基板的刻蚀台阶形貌进行测试，得到刻蚀深度如图1所示。通过图1可以看出，经过离子束刻蚀后，在PMMA基板表面能够形成刻蚀深度约为220nm的随机微结构。 [0034] 对刻蚀前后的PMMA基板进行光学性能测试，刻蚀前后的PMMA基板透过率光谱如图2所示。通过PMMA基板刻蚀前后的透过率光谱可看出，刻蚀后的PMMA基板在可见光波段透过率明显增加，PMMA基板在经过单面刻蚀后透过率提高约1％，对于要求不高的元件可采用此方法起到减反射作用。 [0035] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。 |
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