基于摩擦诱导选择性刻蚀的低反射率锗表面加工研究

来源：机械工程学报杂志2024年第23期北京时间：

作者：王义飞, 何旺, 陈婷婷, 崔立聪, 汪红波, 余丙军, 钱林茂

单位：1. 西南交通大学机械工程学院 成都 610031;2. 西南交通大学智慧城市与交通学院 成都 611756

摘要：具有特定表面结构的单晶锗在保持高红外折射率、低吸收、低色散、抗高温等传统优势的同时还具有反射率低的显著特点，这为高性能红外光学元器件制造、红外热辐射控制、光学涂层和减反技术的发展提供了理想的选择。湿法刻蚀在加工特定表面结构方面具有效率高、均匀性好等特点，在各向异性材料表面的纳米加工方面具有一定优势。然而，单晶锗表面的各向异性湿法刻蚀特征并不明显，使得其湿法刻蚀工艺进展缓慢，导致目前依然难以用湿法刻蚀的方法实现单晶锗微纳米结构的可控加工；同时，实现超低反射单晶锗表面的加工技术面临着易损伤、效率低、工艺复杂、成本高等技术挑战。为此，基于H2O2-NaOH刻蚀剂的摩擦诱导选择性刻蚀加工方法在单晶锗表面实现了可控的各向异性刻蚀，解决了传统湿法刻蚀加工技术难以在单晶锗表面直接加工纳米结构的瓶颈问题。最后，基于该方法加工出了多种单晶锗超构表面，并在800～1 800 nm波段范围内实现了13%的超低反射率。这种独特的微纳米加工技术为低反射单晶锗超构表面的可控构筑提供了新的解决方案。

关键词：单晶锗,超低反射率,超构表面,摩擦诱导选择性刻蚀,红外减反结构；

基金资助：国家自然科学基金青年基金(52003037)、四川省自然科学基金青年基金(2023NSFSC0977)和西南交通大学新型交叉学科培育基金(2682022KJ017、2682023KJ022)资助项目。