射頻磁控反應(yīng)濺射法制備Y-,2-O-,3-薄膜的研究.pdf

1、金剛石具有優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性能，是用于長(zhǎng)波紅外波段(8～12μm)理想的窗口和頭罩材料。然而，當(dāng)溫度超過(guò)750℃時(shí)金剛石很容易發(fā)生氧化，導(dǎo)致透過(guò)率急劇下降。為了滿足在高速、高溫下應(yīng)用的要求，需要在金剛石表面制備抗氧化、增透保護(hù)涂層。三氧化二釔(Y2O3)具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能，抗高溫氧化能力強(qiáng)，可用作金剛石抗氧化保護(hù)涂層。在國(guó)外，Y2O3用作金剛石抗氧化涂層的研究已經(jīng)展開，并取得進(jìn)展；在國(guó)內(nèi)，有關(guān)Y2O3光學(xué)保護(hù)涂層的研究

2、還未見報(bào)道。本文主要研究制備Y2O3薄膜的制備工藝和薄膜的成分、結(jié)構(gòu)及紅外透過(guò)性能，為金剛石應(yīng)用于高速紅外窗口和頭罩提供工藝技術(shù)基礎(chǔ)。論文的主要工作及研究成果如下：利用OPFCAD軟件在金剛石襯底上設(shè)計(jì)了Y2O3增透膜系，并對(duì)所設(shè)計(jì)的膜系進(jìn)行了結(jié)構(gòu)敏感因子及結(jié)構(gòu)偏差分析。膜系設(shè)計(jì)結(jié)果表明，在金剛石襯底上鍍Y2O3或Y2O3/AlN膜系后在8～12μm波段的紅外透過(guò)率可達(dá)90﹪，最大增透效果可達(dá)21﹪。 在JGP560C型磁控濺射

3、鍍膜機(jī)上優(yōu)化出了制備Y2O3薄膜的工藝參數(shù)，揭示了射頻功率、濺射氣壓、襯底溫度和Ar/O2氣體流量比對(duì)薄膜沉積速率的影響規(guī)律。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果表明，濺射氣壓和射頻功率是影響Y2O3薄膜沉積速率的主要因素，并由此確定了獲得薄膜最大沉積速率的工藝參數(shù)。 對(duì)制備的Y2O3薄膜進(jìn)行了X射線光電子譜(XPS)、X射線衍射(XRD)和FTIR紅外透過(guò)光譜分析。XPS分析結(jié)果表明，沉積態(tài)薄膜中Y和O原子結(jié)合形成了Y2O3化合物；XRD分析結(jié)果