射頻磁控反應濺射法制備Y-,2-O-,3-薄膜的研究.pdf

1、金剛石具有優(yōu)異的力學、電學、熱學和光學性能，是用于長波紅外波段(8～12μm)理想的窗口和頭罩材料。然而，當溫度超過750℃時金剛石很容易發(fā)生氧化，導致透過率急劇下降。為了滿足在高速、高溫下應用的要求，需要在金剛石表面制備抗氧化、增透保護涂層。三氧化二釔(Y2O3)具有優(yōu)良的物理、化學性能，抗高溫氧化能力強，可用作金剛石抗氧化保護涂層。在國外，Y2O3用作金剛石抗氧化涂層的研究已經展開，并取得進展；在國內，有關Y2O3光學保護涂層的研究

2、還未見報道。本文主要研究制備Y2O3薄膜的制備工藝和薄膜的成分、結構及紅外透過性能，為金剛石應用于高速紅外窗口和頭罩提供工藝技術基礎。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計了Y2O3增透膜系，并對所設計的膜系進行了結構敏感因子及結構偏差分析。膜系設計結果表明，在金剛石襯底上鍍Y2O3或Y2O3/AlN膜系后在8～12μm波段的紅外透過率可達90﹪，最大增透效果可達21﹪。 在JGP560C型磁控濺射

3、鍍膜機上優(yōu)化出了制備Y2O3薄膜的工藝參數，揭示了射頻功率、濺射氣壓、襯底溫度和Ar/O2氣體流量比對薄膜沉積速率的影響規(guī)律。正交試驗設計結果表明，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。 對制備的Y2O3薄膜進行了X射線光電子譜(XPS)、X射線衍射(XRD)和FTIR紅外透過光譜分析。XPS分析結果表明，沉積態(tài)薄膜中Y和O原子結合形成了Y2O3化合物；XRD分析結果