近期，上海市激光學會(hui) 理事、中國科學院上海光學精密機械研究所高功率激光元件技術與(yu) 工程部薄膜光學研發中心邵宇川研究員團隊，基於(yu) 磁控濺射技術製備了一種應用於(yu) Si襯底上的高性能耐用中紅外抗反射塗層，該薄膜最高硬度達到20.8 GPa，具備優(you) 異的抗砂蝕衝(chong) 擊能力。相關(guan) 研究成果以“Scratch-resistant antireflective coating for mid-wave infrared band”為(wei) 題發表於(yu) Infrared Physics & Technology。

在3-5 μm中波紅外(MWIR)大氣透明窗口區，紅外探測器被廣泛應用於(yu) 光譜成像、遙感等領域，其快速發展對紅外光學窗口提出了更高的要求。常見的中波紅外光學材料折射率較高，存在了較大的反射損失，極大的影響了設備的光學性能。為(wei) 了降低這種反射損失，常見的做法是在光學元件的表麵沉積抗反射(AR)塗層。這類薄膜通常由硫族化合物、氟化物等組成，機械強度和環境穩定性相對較差，這在一定程度上限製了中波紅外光學係統的進一步應用與(yu) 發展。

為(wei) 了獲得優(you) 異的光學和力學性能的減反射薄膜，研究選用了AlN、Al₂O₃高硬度高低折射率材料設計了兩(liang) 種麵向矽基板的AlN/Al₂O₃/AlN中紅外硬質減反射薄膜，其最外層AlN厚度分別為(wei) 50 nm和100 nm。雙麵沉積薄膜後，器件在3μm-5μm波段平均透過率約94.1%，硬度達~16GPa。經高溫退火處理後，薄膜光學性能保持穩定，結晶度提高，薄膜硬度進一步提高，最高達20.8GPa，明顯改善了薄膜的抗衝(chong) 蝕能力。該硬質減反射膜在劃痕試驗、落沙衝(chong) 擊試驗、附著力測試等各種環境中均表現出優(you) 良的機械性能。研究表明，製備的薄膜可以滿足中波紅外光電係統在惡劣環境工作的要求，對於(yu) 製造應用高硬度、耐衝(chong) 擊的紅外減反射膜有重要參考意義(yi) 。

相關(guan) 工作得到了國家自然科學基金項目的支持。

圖1.膜係結構及對應的透射光譜.(a) 兩(liang) 種膜係統結構；(b) 樣品照片；(c) 設計和測量的樣品透射光譜；(d) 退火樣品的測量透射光譜。

圖2.樣品的納米壓痕表征結果.(a)樣品4納米壓痕測量的硬度-位移曲線；(b)退火前後薄膜係統1和薄膜係統2（斜線）的楊氏模量測量值；(c) 未退火情況下測量的Al₂O₃、AlN和多層膜的硬度；(d) 退火後測量的樣