本發明屬于多層膜鍍膜技術領域，涉及一種基于多個單層膜堆疊的新型鍍膜方法。

背景技術：

溶膠凝膠鍍膜方法是指金屬有機或無機化合物，經溶液、溶膠、凝膠而固化，在溶膠或凝膠狀態下成型，再經處理轉化為氧化物或其它化合物固體薄膜的方法。該方法無需真空設備，工藝簡單，成本較低，可獲得理想厚度和組分的薄膜，適用于大面積鍍膜，且對襯底無損傷。

近年來，隨著溶膠凝膠鍍膜技術的廣泛應用，現已成功制備batio3等各種電子陶瓷材料、超導薄膜、高溫超導纖維等。在光學方面，該技術已被用于制備各種光學膜，例如，高反射膜、減反射膜等，特別是在一維光子晶體的制備和應用中，具有很好的應用前景。所謂光子晶體是一種折射率呈周期排列的合成材料，具有光子禁帶，從而具有對光波的調制作用，例如，某些頻率的光波可以透過，而另一些頻率的光波則被阻隔。

然而，溶膠凝膠鍍膜方法的主要缺點之一是很難鍍多層膜。由于溶膠凝膠材料的固有特性，新膜會在應力的作用下而發生開裂，或者不能有效地附著在舊膜上，從而無法形成完整可靠的膜層結構。而多層膜結構往往比單層膜結構具有更為優異的光學特性、機械特性，尤其在一維光子晶體的設計應用中必不可少，這就大大限制了溶膠凝膠鍍膜方法的實際應用。

磁控濺射法是利用高能粒子轟擊靶材，使得靶材原子或分子被濺射出來并沉積到襯底表面的一種工藝，在光學鍍膜領域應用廣泛，鍍膜質量和精度都比較高，但價格昂貴，不適宜大面積應用。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可顯著降低大面積鍍膜經濟成本，保證各膜層質量，避免直接鍍多層膜易產生應力開裂問題的基于多個單層膜堆疊的新型鍍膜方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于多個單層膜堆疊的新型鍍膜方法，該方法是先在多個基底上分別鍍上單層膜，然后通過反向堆疊使其中兩個單層膜上下堆積，經熱處理后，再腐蝕掉上層基底，制得復合雙層膜，通過反向堆疊使復合雙層膜上再堆積一個單層膜，經熱處理后，腐蝕掉上層基底，制得復合三層膜，依次重復反向堆疊、熱處理、腐蝕，即可制得多個單層膜堆疊而成的復合膜。

所述的單層膜通過溶膠凝膠法鍍附在基底上。

所述的基底為純度大于99％的銅箔基底。

所述的銅箔基底的厚度為0.01-0.1mm。

所述的腐蝕采用的腐蝕液為亞硫酸銨溶液。

所述的熱處理的條件為：控制溫度為50-100℃，加熱時間為1-5分鐘。

所述的單層膜包括二氧化硅單層膜、二氧化鋯單層膜或二氧化鈦單層膜中的一種或幾種。

所述的二氧化硅單層膜的折射率為1.43-1.47，所述的二氧化鋯單層膜的折射率為2.14-2.20，所述的二氧化鈦單層膜的折射率為2.63-2.67。

本發明方法將所需要的多層膜中的每一個單層膜分別制備，之后通過反向堆疊使單層膜上下堆積，腐蝕上層基底，使各個單層膜自下而上按照膜系設計組合成多層膜結構，從而既能保證各個單層膜的成膜質量，又可以克服溶膠凝膠法不便于鍍多層膜的困難。

本發明方法在實際堆積過程中，相鄰堆積的兩個單層膜的材質可以相同，也可以不同。

在實際制備過程中，以銅箔作為基底，在銅箔表面鍍單層膜，其中膜厚即為多層膜系設計中的各個單層膜的厚度。銅箔對于絕大多數鍍膜材料都具有良好的附著力，膜層性質均勻，結構完整。然后按照膜系設計的順序，將一片鍍膜銅箔反向堆疊到另一片鍍膜銅箔上，使得兩層膜剛好接觸不留氣泡，然后使用加熱裝置在50-100℃條件下加熱1-5分鐘，使膜層緊密貼合在一起。下層膜貼合在玻璃基底上，起固定和防污染作用。最后，將整體結構浸沒在腐蝕溶劑例如亞硫酸銨中，腐蝕上層銅箔，留下兩層膜結構。腐蝕溶液對膜層結構沒有破壞效果。這樣既保證了各個單層膜結構的完整性不被破壞，又可以用相對簡單快速的方法獲得多層膜結構。

與現有技術相比，本發明具有以下特點：

1)與磁控濺射法、化學氣相沉積法相比，本發明方法以溶膠凝膠法為基礎，提供了全新的多層膜鍍膜方案，具有工藝流程簡單，無需真空高溫設備，能有效構造理想多層膜系，且綠色環保，成本低廉的典型優勢；

2)本發明通過多個單層膜的分別制備堆疊，有效保證了各個膜層的質量，避免了直接鍍多層膜產生的應力開裂問題，成膜效果良好，具有很好的應用前景。

附圖說明

圖1為實施例1中在銅箔基底上鍍單層膜的結構示意圖；

圖2為實施例1中兩個單層膜反向堆疊的結構示意圖；

圖3為實施例1中腐蝕基底后的雙層膜結構示意圖；

圖中標記說明：

1—銅箔基底、2—二氧化硅單層膜、3—二氧化鋯單層膜。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1：

本實施例基于多個單層膜堆疊的新型鍍膜方法，是先在多個基底上分別鍍上單層膜(在一部分基底上鍍上二氧化硅單層膜2，其余的基底上鍍上二氧化鋯單層膜3)，如圖1所示，然后通過反向堆疊使其中兩個單層膜(即一個二氧化硅單層膜2與一個二氧化鋯單層膜3)上下堆積，如圖2所示，經熱處理后，再腐蝕掉上層二氧化硅單層膜2基底，制得復合雙層膜，如圖3所示，通過反向堆疊使復合雙層膜上再堆積一個二氧化鋯單層膜3，經熱處理后，腐蝕掉上層基底，制得復合三層膜，依次重復反向堆疊、熱處理、腐蝕，即可制得多個單層膜堆疊而成的復合膜。

本實施例中，單層膜通過溶膠凝膠法鍍附在基底上。基底為純度大于99％的銅箔基底1。銅箔基底1的厚度為0.05mm。腐蝕采用的腐蝕液為亞硫酸銨溶液。熱處理的條件為：控制溫度為50℃，加熱時間為5分鐘。

本實施例中，單層膜為二氧化硅單層膜2和二氧化鋯單層膜3，其中，二氧化硅單層膜2的折射率為1.45，二氧化鋯單層膜3的折射率為2.18。

實施例2：

本實施例中，銅箔基底1的厚度為0.1mm；熱處理的條件為：控制溫度為100℃，加熱時間為1分鐘。單層膜為二氧化硅單層膜2和二氧化鋯單層膜3，其中，二氧化硅單層膜2的折射率為1.47，二氧化鋯單層膜3的折射率為2.20。

其余同實施例1。

實施例3：

本實施例中，銅箔基底1的厚度為0.01mm；熱處理的條件為：控制溫度為75℃，加熱時間為3分鐘。單層膜為二氧化硅單層膜2和二氧化鋯單層膜3，其中，二氧化硅單層膜2的折射率為1.43，二氧化鋯單層膜3的折射率為2.14。

其余同實施例1。

實施例4：

本實施例中，銅箔基底1的厚度為0.02mm；熱處理的條件為：控制溫度為80℃，加熱時間為2分鐘。單層膜為二氧化鈦單層膜和二氧化鋯單層膜3，二氧化鈦單層膜的折射率為2.63，二氧化鋯單層膜3的折射率為2.18。

其余同實施例1。

實施例5：

本實施例中，銅箔基底1的厚度為0.08mm；熱處理的條件為：控制溫度為92℃，加熱時間為1分鐘。單層膜為二氧化鈦單層膜和二氧化硅單層膜2，二氧化鈦單層膜的折射率為2.67，二氧化硅單層膜2的折射率為1.44。

其余同實施例1。

實施例6：

本實施例中，銅箔基底1的厚度為0.04mm；熱處理的條件為：控制溫度為84℃，加熱時間為3分鐘。單層膜為二氧化鈦單層膜、二氧化硅單層膜2和二氧化鋯單層膜3，二氧化鈦單層膜的折射率為2.65，二氧化硅單層膜2的折射率為1.44、二氧化鋯單層膜3的折射率為2.17。

其余同實施例1。