射频磁控反应溅射法制备hfolt2gt薄膜的研究

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1、西北工业火学硕士学位论文摘要金刚石具有高红外透过率、低吸收系数、抗热冲击性好、耐磨擦等一系列优异的性能，是用于长波红外波段(8～129m)理想的窗口和头罩材料。然而金刚石在750。C以￡：时很容易发生氧化，导致透过率急剧下降。在金刚石表面镀制抗氧化增透涂层可以满足其在高速、高温条件下应用。氧化铪(Hf02)具有优良的物理、化学性能，执高温氧化能力强，町用作金刚石抗氧化保护涂层。在国外，HIDz用作金刚石抗氧化涂层的研究已经展开，并取得进展；在国内，有关HID：抗氧化保护涂层的研究还未见报道。本文主要研究射频磁控溅射法制备HID2薄膜的工艺对其成

2、分、结构、光学特性及沉积速率的影响规律，为将HID2用作金刚石红外增透及抗氧化膜系奠定基础。主要研究工作及结果如F：利用OPFCAD软件在金刚石衬底上设计了HID2／／Diamond和HID，／a—Si：H／／Diamond增透膜系，并对所设计的膜系进行了结构敏感冈予及结构偏差分析。膜系设计结果表明，在金刚石双面镀瓶种膜系后在长波红外波段的红外透过率均大于85％，可满足高速红外窗L_】和头罩使剧要求。研究了主要工艺参数对HID2薄膜沉积速率的影响，对工艺参数进行了优化。试验结果表明，HID2薄膜的沉积速率随溅射功率增大而增大，随气体压强和02流

3、量增大而减小，衬底温度对沉积速率无明显影响。正交试验结果表明O，流量对沉积速率的影响最大，并确定了获得薄膜最大沉积速率的工艺参数。埘制各的HID2薄膜进行了x射线光电子谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和椭圆偏振光谱(SE)分析。结果表明，沉积态薄膜中Hf和0原子结合形成了Hf02化合物；薄膜中IIf和0元素的原子百分比基本符合HID2的化学训量比：沉积态薄膜中HID2为单斜褶，主要以多品状态存在；在椭偏光谱分析范围(O．4～1．89in)，HID2薄膜的折射率随波长的增大而快速F降，波K=大于12pm后趋于稳定值1．95，而且薄膜的II及收很

4、小。关键词：氧化铪；金刚石：磁控溅射；增透膜；抗氧化膜；膜系设计摘要ABSTRACTDiamondhasexcellentpropertiessuchasgoodtransmittanceintheinfraredwaveband，lowabsorptioncoefficient，highresistancetothermalshockandfrictionSodiamondisanidealmaterialforairborneLWIR(8～129m)windowsanddomes．However,diamondiseasilysubject

5、tooxidationinairattemperaturesgreaterthan750。C，andtheopticaltransmittanceisdegradedgreatly．It’SusefultOprepareanti．．oxidationandanti．．reflectivefilmsonthediamondsurfacetomeettheneedforapplicationsofhigh—speedorhigh-temperatureenvironment．Itafniumoxide(Hf02)isapromisinganti-o

6、xidationmaterialwithgoodphysical，chemicalpropertiesandgoodanti—oxidationproperty．SomeprogresshasbeenmadeintheresearchesaboutHf02anti—oxidationfilmsoverseas．ButnodomesticworkhasbeendoneonHf02opticalandprotectivefilms．ResearchesofthepapermostlyconcentrateonpreparationofHf02fil

7、msbymagnetronsputteringandthefunctionsofexperimentparametersonfilmscomponents，structure，opticalpropertiesanddepositionrate．Themaincontentsandresultsarelistedasfollows：Hf02／／DiamondandHf02／a—Si：HflDiamondantirefleetionfilmsystemsaredesignedbyOPFCAD，andthesensitivefactorsandde

8、viationofthefilms’structureareanalyzed．Resultsshowthattheaveragetransmittan