1.一种宽带宽角度复合微纳结构抗反射表面,其特征是,其为在光学材料基底表面形成单层薄膜,在薄膜层上形成一定深度的蛾眼微纳结构,并留出残余膜层,其由三层基本结构组成,依次包括:微纳结构层(1)、中间残余层(2)和基底层(3);所述微纳结构层(1)由微纳结构单元阵列组成,微纳结构单元周期满足设计入射角度条件下的亚波长传输要求即: 其中λ min 表示最小入射波长,n sub 表示基底折射率,n 0 表示空气折射率,θ max 表示最大入射角度,p表示微纳结构单元周期;所述微纳结构单元为圆柱或圆台,圆柱、圆台形貌由微纳结构单元的高度h 1 ,顶端直径d 1 ,底端直径d 2 来描述,微纳结构单元在三维笛卡尔坐标系下的方程为: 其中x,y,z表示微纳结构单元表面某一点的三维坐标,d z 表示在微纳结构单元表面(x,y,z)点到微纳结构单元中心轴的两倍距离;所述微纳结构单元的排布形式包括:正方形或六边形周期性排布;所述中间残余层(2)的介质材料与微纳结构层(1)相同,折射率都以n 1 表示,其厚度h 2 <h 1 ;所述基底层(3)的光学材料,包括可见光光学材料及红外光学材料,其折射率为n 2 ,并且满足n 2 >n 1 ;选用中红外谱段,入射角度为0~80°,选用微纳结构单元为圆柱形或圆台形,设计参数如下:当微纳结构单元为圆柱形时,周期p为1p max ~1.3p max ,中间残余层的厚度h 2 为0.2λ min ~0.3λ min ,微纳结构单元的高度h 1 为0.5λ min ~0.7λ min ,顶端直径d 1 为0.44p max ~1p max ,底端直径d 2 与顶端直径相同;当微纳结构单元为圆台形时,周期p为p max ~1.3p max ,中间残余层的厚度h 2 为0.2λ min ~0.3λ min ,微纳结构单元的高度h 1 为0.5λ min ~0.8λ min ,顶端直径d 1 为0.3p max ~0.6p max ,底端直径d 2 为0.5p max ~1p max 。
2.对权利要求1所述的一种宽带宽角度复合微纳结构光学抗反射表面的刻蚀加工方法,其特征在于,包括以下步骤:在基底表面通过使用镀膜技术或热生长技术形成折射率低于原基底的介质膜层,然后在介质膜层表面使用光刻图形方法制作满足周期条件的图案化模板,包括纳米球光刻模板和直写掩膜模板方法;最后通过刻蚀技术对介质薄层进行部分刻蚀,形成最终的复合微纳结构抗反射表面。
3.根据权利要求2所述的一种宽带宽角度复合微纳结构光学抗反射表面的刻蚀加工方法,其特征在于,以Si为基底SiO 2 为膜层的复合微纳结构光学抗反射表面的刻蚀加工方法,包括以下步骤:步骤1、硅表面热氧化处理:用硅的热氧化工艺将硅表面硅原子氧化生成SiO 2 ,使得Si基底表面覆盖致密的SiO 2 薄膜:(1)将双面抛光Si样片分别放入丙酮、乙醇和去离子水溶液中超声波清洗10min;(2)将清洗后的硅样片放入马弗炉中,通入N 2 5min后将O 2 通过加热到95℃的去离子水后再通入炉中,O 2 流量为200cc/min,设置炉内加热温度为1200℃,加热时间为1000min;步骤2、电感应耦合离子束刻蚀:在经过热氧化处理的Si片上涂上PS聚乙烯小球,用电感应耦合离子刻蚀(ICP)方法刻蚀SiO2薄膜,最后去除PS聚乙烯小球,形成微纳结构:(1)配置食人鱼溶液,将70ml浓硫酸倒入30ml的30%过氧化氢溶液中;将经过热氧化处理的Si片放在食人鱼溶液中浸泡120min,再用去离子水超声波振荡5min;(2)取一支口径为20cm的蒸发皿,向蒸发皿中注入适量高度的去离子水,摆放具有表面亲水性的样片,倾斜放置同样进行过亲水处理的玻璃板,玻璃板的一边靠在蒸发皿壁上;(3)取10mlPS微球溶液(50%PS小球+50%乙醇),用胶头滴管均匀缓慢滴在玻璃斜板上,让PS微球铺满整个液面,最后沿远离样片位置的器皿侧壁缓慢滴加SDS表面活性剂,推动微球成膜;(4)用针筒从液面下缓慢抽取去离子水,直到表面PS微球沉降到样片表面;(5)室温干燥样片;(6)采用电感应耦合离子束刻蚀(ICP)刻蚀样片表面,刻蚀参数:SF 6 流量30sccm,CHF 4 流量10sccm,ICP功率300W,RF功率20W,温度10℃,刻蚀时间800s;(7)取出样片,用乙醇超声波清洗10min,去除表面小球。
4.对权利要求1所述的一种宽带宽角度复合微纳结构光学抗反射表面的纳米压印加工方法,其特征在于,包括以下步骤:首先制作符合宽带宽角度抗反射复合微纳结构形貌要求的压印母版,即所设计微纳结构层(1)表面的反向结构;其次选取可使用的压印材料用以形成微纳结构层(1)和中间残余层(2),使用的压印材料包括但不限于,使用高分子聚合物PMMA实现波长在380nm-780nm的减反射效果,使用硫系玻璃材料As 2 S 3 实现波长在8-12μm的减反射效果;最后,控制压印过程中的压力和温度变化将压印材料通过纳米压印技术,压制到基底层(3)表面,形成最终的复合微纳结构抗反射表面。
5.根据权利要求4所述的复合微纳结构光学抗反射表面的纳米压印加工方法,其特征在于,以ZF6为基底PMMA为膜层的复合微纳结构光学抗反射表面的纳米压印加工方法,包括以下步骤:(1)制备压印母板,用激光干涉光刻技术制作周期性圆柱型阵列Si掩模版,圆柱直径为120nm,高度为200nm;(2)制备工作模板制备工作模板,制备工作模板,将原始Si模表面涂胶,压印在软膜上成型,最后脱模;(3)在抛光后的ZF6表面以4000r/m的速度旋涂3wt%PMMA的甲苯溶液1min,然后将样片在90℃温度条件下烘烤5min;(4)纳米压印在带有加热铝板的商用液压热压机中进行;模具最初与样片接触,然后将模具和基材加热至180℃并施加2500psi的压力;在保持温度和压力恒定的同时,将样品退火20分钟;(5)在退火时间之后,将样品冷却至低于其玻璃转变温度,然后将模具从图案化的衬底中释放。
6.根据权利要求4所述的复合微纳结构光学抗反射表面的纳米压印加工方法,其特征在于,以Ge为基底As 2 S 3 为膜层的复合微纳结构光学抗反射表面的纳米压印加工方法,包括以下步骤:(1)制备压印母板,用激光干涉光刻技术制作周期性圆台型阵列Si掩模版,圆台底端直径为140nm,顶端直径为80nm,高度为140nm;(2)制备工作模板,用磁控溅射技术在母板表面镀85nm的NiV合金,然后通过电铸沉积300μm的Ni,将Si母版溶解在30%的KOH溶液中,温度80℃,得到工作模板;用原子层沉积技术在工作模板表面沉积20nm厚的Al 2 O 3 ,最后在表面用气相沉积方法沉积FDTS,作为抗粘连涂层;(3)将双面抛光Ge样片分别放入丙酮、乙醇和去离子水溶液中超声波清洗10min;(4)用蒸镀方法在Ge表面镀制3μm的As 2 S 3 薄膜;(5)将样片放入压印设备中,压印温度为210℃,压强120N/cm 2 ;压印完成后,冷却后取出样片。