常見紅外避光膜材料及其應用介紹

紅外避光膜是一種對紅外線透明的固體薄膜。紅外避光膜的主要透明區域為中波(0.9 um ~ 5um)和長波(8um ~ 12um)。大多數中波范圍的材料在可見光范圍內(0.3微米至0.7微米)也是透明的。

鍺

鍺具有良好的機械性能和極高的折射率的優點。半波鍺膜通常會顯著降低反射損耗。300℃時，8~12 um的透過率幾乎完全喪失。在多層減反射膜的設計中，單層(鍺)的透過率隨著溫度的升高而降低，25℃時3~5 um的透過率只有20%左右。因此，鍺不宜用于高溫高功率環境。

硅

Si 的熔點約為 1414 攝氏度，在 1.1um 一 8um 范圍內發展具有一個較好的光譜可以透過網絡性能，在近紅外目標區域環境折射率也能達到 3.4 左右。由于硅具有不同熔點高、熱傳導性能好、硬度高、化學結構穩定性強等特性，因而是一種方式非常十分重要的半導體復合材料，其優越的理化特性和光學系統特性研究使其在光學薄膜的紅外波段的應用市場前景也是非常廣闊。

氟化鎂

氟化鎂（ MgF2 ）是目前用途較廣的材料，具有很高的機械強度及抗熱沖擊性。 MgF2 是一種廣泛采用的、性能優良的光學鍍膜材料，它具有透明波段寬（ 120nm 、 8000 nm）、折射率低（ n = 1 . 38 ）、熱穩定性好、膜層機械強度大和激光損傷閩值高等優異性能，是制備增透膜、高反膜、高損傷閩值膜的膜料，因此， MgF2 被廣泛地應用于制備各種光學月莫層。

熱壓氟化鎂在 3 ~ 5 um 中波紅外波段時其紅外透過率可達 90 ％以上，是現有紅外材料中自身透過率更高的。熱壓氟化鎂還具有機械強度高、抗熱沖擊性強、耐化學腐蝕以及各向同性等諸多特點，而且其介電常數和介電損耗較小，是良好的中波紅外窗口、整流罩材料和中波紅外毫米波微波廈合天線罩材料，廣泛用于紅外制導、紅外成像制導、紅外毫米波微波廈合制導以及飛機紅外吊艙、光電雷達等紅外跟蹤、探測、制導系統中。

氧化物薄膜材料

大部分氧化物材料都有很多相似的性質，一般常用的氧化物材料 Al2O3 , SiO2 等氧化物材料的特點為：具有耐高溫、抗熱沖擊、機械強度高、堅硬等的特點，很適合作窗口材料。 

AI2O3 材料作為一種很常用的高折射率材料廣泛應用于多層膜介質膜中。其薄膜的光學特性強烈依賴于鍍膜工藝條件和雜質污染等其他因素。其在鍍膜工藝中常常因為它自身的穩定性，作為最后一層膜做保護層。

SiO2 薄膜是一種重要的納米薄膜材料，具有寬透明區（ 0 . 15 ~8 um ) 、低折射率、高硬度、低熱膨脹。系數、耐摩擦、耐酸堿、抗腐蝕等優點，被廣泛應用于光學薄膜元件、半導體集成電路、電子器件、傳感器、激光器件、化學催化、生物醫學、表而改性和醫藥包裝等領域。

硒化鋅和硫化鋅

鋅硫化物是一種 II-VI 化合物半導體，在可見光范圍內具有很高的透明度。它是一種優良的光電功能晶體材料，其光學均勻性和多波段傳輸性能好，化學穩定性好。

鋅和鋅的性能基本相同，只是機械強度較低，熔點不如鋅高，在較低溫度下吸收很小。根據制備工藝的不同，ZNS 可分為熱壓 ZnS、 CVD ZnS 和多光譜 ZnS。

熱壓硫化鋅是20世紀五六十年代發展和完善的紅外材料。它是用粉末冶金熱壓工藝制備的。但其脫模困難，容易導致產品斷裂，且達不到理論密度，含有大量微孔，形成散射中心。

CVD硫化鋅的光學性能明顯優于熱壓硫化鋅。而CVD硫化鋅在可見光波段不透明，外觀呈橙色。這是因為ZnS中混合的氫原子與S空位和Zn結合形成復雜的絡合物，成為散射中心，導致橙色，透光率下降。

經過一步熱等靜壓(HIP)處理后，CVD 硫化鋅被稱為多光譜硫化鋅，其傳輸開始于0.25% 。35um.與化學氣相沉積法制備的硫化鋅相比，提高了整個透射帶的透過率。