【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电气元件，具体涉及一种中远红外高反膜及其制备方法。
技术介绍
1、通常高功率半导体激光芯片的后腔面需要蒸镀高反膜，高反膜的主要作用是增大激光芯片的单面输出光功率，还可以防止腔面氧化，提高激光器的稳定性和可靠性。在高反膜材料的选择上，不仅要求膜系材料在目标波长具有高反射率，而且需要与激光芯片解理面的附着力好，并且与解理面材料具有良好的应力匹配和热匹配，从而避免膜层脱落或产生裂纹。对于可见光和近红外半导体激光器，通常采用厚度为λ/4的多层高低折射率交替的介质膜作为高反膜。但对于中远红外半导体激光器，由于波长更长，要实现90％以上高反射率，介质膜的总厚度需要很厚，使得内应力增大，容易从腔面脱落。另一方面，这种介质膜只能在特定波长具有高反射率，而无法实现宽谱范围内的高反射。
2、因此，需要一种既可实现宽谱范围内高反射，又不易脱落的介质膜。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决中远红外高反膜厚度和反射范围的问题，提供一种中远红外高反膜及其制备方法，中远红外高反膜的膜系结构依次为：第一绝缘层/第一粘附层/金属反射层/第二粘附层/第二绝缘层，其中第一绝缘层和第二绝缘层均为厚度300-500nm的y2o3，第一粘附层和第二粘附层均为厚度1-5nm的cr，金属反射层为厚度100-200nm的au。在激光芯片后腔面蒸镀该高反膜，利用au层的高反射特性，使得整个膜系结构在4-6μm中红外波段的反射率大于95％，在8-14μm远红外波段的反射率大于99％。本专利技术膜系结构的总
2、本专利技术提供一种中远红外高反膜，包括从下到上依次连接的第一绝缘层、第一粘附层、金属反射层、第二粘附层和第二绝缘层，第一绝缘层连接在激光芯片腔面上；
3、第一绝缘层和第二绝缘层在中远红外波段具有高透过率并将激光芯片与上电极、下电极进行绝缘隔离，第一粘附层连接在第一绝缘层、金属反射层之间以提高第一绝缘层和金属反射层的粘附力，第二粘附层连接在第二绝缘层、金属反射层之间以提高第二绝缘层和金属反射层的粘附力，金属反射层进行中远红外激光的反射；
4、第一绝缘层、第二绝缘层厚度均大于金属反射层的厚度，金属反射层厚度均大于第一粘附层、第二粘附层的厚度；
5、激光芯片腔面的出射光依次透过第一绝缘层、第一粘附层后到达金属反射层，金属反射层进行反射；
6、中远红外高反膜的厚度小于1.3μm。
7、本专利技术所述的一种中远红外高反膜，作为优选方式，中远红外高反膜存在内应力时，第一绝缘层和第二绝缘层的压应力可平衡第一粘附层、金属反射层、第二粘附层的拉应力；
8、第一绝缘层和第二绝缘层的厚度均为300-500nm，第一粘附层和第二粘附层的厚度均为1-5nm，金属反射层的厚度为100-200nm。
9、本专利技术所述的一种中远红外高反膜，作为优选方式，第一绝缘层和第二绝缘层的材料均为y2o3，金属反射层的材料为au，第一粘附层和第二粘附层的材料均为cr。
10、本专利技术所述的一种中远红外高反膜，作为优选方式，中远红外高反膜通过蒸镀的方式制备在激光芯片腔面上，激光芯片腔面为激光芯片后腔面。
11、本专利技术所述的一种中远红外高反膜，作为优选方式，中远红外高反膜可用于正装焊接和倒装焊接的半导体激光芯片。
12、本专利技术所述的一种中远红外高反膜的制备方法，包括以下步骤：
13、s1、清洗待镀件：使用无尘布和无水乙醇清洗擦拭激光芯片后腔面，去除待镀件端面的杂质和油污；
14、s2、将待镀件固定至夹具上并放置于真空室，抽真空至5×10-3pa；
15、s3、打开离子源和ar气对待镀件表面进行清洗，清洗完成后关闭离子源和工作气体；
16、s4、继续抽真空至2～3×10-3pa，并加热待镀件至100～150℃，依次在待镀件表面镀覆第一绝缘层、第一粘附层、金属反射层、第二粘附层和第二绝缘层，并监测膜层厚度；
17、s5、镀膜结束后，待真空室冷却至室温后破真空，取出镀件，一种中远红外高反膜及其制备方法完成。
18、本专利技术所述的一种中远红外高反膜的制备方法，作为优选方式，步骤s3中，清洗时，真空度为2×10-1pa、离子能量为1000ev、清洗时间为2min。
19、本专利技术所述的一种中远红外高反膜的制备方法，作为优选方式，步骤s4中，第一绝缘层和第二绝缘层的镀膜速率为0.5～0.9nm/s，第一粘附层和第二粘附层的镀膜速率为0.8～1.2nm/s，金属反射层的镀膜速率为1～1.5nm/s；膜层厚度采用晶振法监控。
20、本专利技术所述的一种中远红外高反膜的制备方法，作为优选方式，步骤s4中，第一绝缘层、第二绝缘层的镀膜速率小于第一粘附层、第二粘附层的镀膜速率，第一粘附层、第二粘附层的镀膜速率小于金属反射层的镀膜速率。
21、本专利技术所述的一种中远红外高反膜的制备方法，作为优选方式，第一绝缘层、第二绝缘层的镀膜速率均为0.5nm/s，第一粘附层、第二粘附层的镀膜速率均为0.8nm/s，金属反射层的镀膜速率为1.2nm/s。
22、本专利技术是利用金反射层实现高反射率，只需要一两百纳米的金层，即可实现高反射。本专利技术的整个膜系是绝缘层+粘附层+高反层+粘附层+绝缘层的结构，这个膜系的应用场景是作为激光芯片端面的高反膜，因此需要加入绝缘层防止芯片短路，粘附层是提高绝缘层与金属层之间的附着力，防止膜层脱落或者开裂。
23、本专利技术中绝缘层为y2o3材料，一方面该材料在中远红外波段的透过率高，吸收少，另一方面，y2o3膜层为压应力，可以平衡cr/au/cr金属材料层的拉应力，避免应力过大导致膜开裂。
24、cr粘附层在中远红外波段有一定的吸收，因此不宜过厚，采用1-5nm。为了足够平衡cr/au/cr金属材料层的拉应力，y2o3的厚度设置为300-500nm。
25、本专利技术具有以下优点：
26、(1)本专利技术利用au层的高反射特性，使得整个膜系结构在宽谱范围内具有高反射率。具体来说，在4-6μm中红外波段的反射率大于95％，在8-14μm远红外波段的反射率大于99％。
27、(2)本专利技术膜系结构的总厚度不超过1.3μm，远小于常规介质高反膜，减小了膜层脱落的风险。此外，两个绝缘层的设计避免了激光芯片上下电极短路，可适用于正装焊接及倒装焊接的激光芯片。
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1.一种中远红外高反膜，其特征在于：包括从下到上依次连接的第一绝缘层(1)、第一粘附层(2)、金属反射层(3)、第二粘附层(4)和第二绝缘层(5)，所述第一绝缘层(1)连接在激光芯片腔面上；
2.根据权利要求1所述的一种中远红外高反膜，其特征在于：所述中远红外高反膜存在内应力，所述第一绝缘层(1)和所述第二绝缘层(5)的压应力可平衡所述第一粘附层(2)、所述金属反射层(3)、所述第二粘附层(4)的拉应力；
3.根据权利要求1所述的一种中远红外高反膜，其特征在于：所述第一绝缘层(1)和所述第二绝缘层(5)的材料均为Y2O3，所述金属反射层(3)的材料为Au，所述第一粘附层(2)和所述第二粘附层(4)的材料均为Cr。
4.根据权利要求1所述的一种中远红外高反膜，其特征在于：所述中远红外高反膜通过蒸镀的方式制备在所述激光芯片腔面上，所述激光芯片腔面为激光芯片后腔面。
5.根据权利要求1所述的一种中远红外高反膜，其特征在于：所述中远红外高反膜可用于正装焊接和倒装焊接的半导体激光芯片。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种中远
7.根据权利要求6所述的一种中远红外高反膜的制备方法，其特征在于：步骤S3中，清洗时，真空度为2×10-1Pa、离子能量为1000eV、清洗时间为2min。
8.根据权利要求6所述的一种中远红外高反膜的制备方法，其特征在于：步骤S4中，所述第一绝缘层(1)和所述第二绝缘层(5)的镀膜速率为0.5～0.9nm/s，所述第一粘附层(2)和所述第二粘附层(4)的镀膜速率为0.8～1.2nm/s，所述金属反射层(3)的镀膜速率为1～1.5nm/s；膜层厚度采用晶振法监控。
9.根据权利要求6所述的一种中远红外高反膜的制备方法，其特征在于：步骤S4中，所述第一绝缘层(1)、所述第二绝缘层(5)的镀膜速率小于所述第一粘附层(2)、所述第二粘附层(4)的镀膜速率，所述第一粘附层(2)、所述第二粘附层(4)的镀膜速率小于所述金属反射层(3)的镀膜速率。
10.根据权利要求9所述的一种中远红外高反膜及其制备方法，其特征在于：所述第一绝缘层(1)、所述第二绝缘层(5)的镀膜速率均为0.5nm/s，所述第一粘附层(2)、所述第二粘附层(4)的镀膜速率均为0.8nm/s，所述金属反射层(3)的镀膜速率为1.2nm/s。
...【技术特征摘要】
1.一种中远红外高反膜，其特征在于：包括从下到上依次连接的第一绝缘层(1)、第一粘附层(2)、金属反射层(3)、第二粘附层(4)和第二绝缘层(5)，所述第一绝缘层(1)连接在激光芯片腔面上；
2.根据权利要求1所述的一种中远红外高反膜，其特征在于：所述中远红外高反膜存在内应力，所述第一绝缘层(1)和所述第二绝缘层(5)的压应力可平衡所述第一粘附层(2)、所述金属反射层(3)、所述第二粘附层(4)的拉应力；
3.根据权利要求1所述的一种中远红外高反膜，其特征在于：所述第一绝缘层(1)和所述第二绝缘层(5)的材料均为y2o3，所述金属反射层(3)的材料为au，所述第一粘附层(2)和所述第二粘附层(4)的材料均为cr。
4.根据权利要求1所述的一种中远红外高反膜，其特征在于：所述中远红外高反膜通过蒸镀的方式制备在所述激光芯片腔面上，所述激光芯片腔面为激光芯片后腔面。
5.根据权利要求1所述的一种中远红外高反膜，其特征在于：所述中远红外高反膜可用于正装焊接和倒装焊接的半导体激光芯片。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种中远红外高反膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：张盛楠，黄彦，杨超，张宇露，高志强，杨浩，温崇，王兆刚，史青，尹玉刚，彭泳卿，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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