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1、藍(lán)寶石晶體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,主要成分是氧化鋁,其能夠耐高溫、抗磨損,具有極高的硬度和機(jī)械強(qiáng)度,其透射波段寬,覆蓋紫外、可見(jiàn)、紅外到微波波段??蓮V泛應(yīng)用于耐高溫高壓器件、光學(xué)系統(tǒng)、特種窗口、耐磨損器件、紅外制導(dǎo)、導(dǎo)彈整流罩等軍事、民用、科研等高科技領(lǐng)域。但是藍(lán)寶石硬度很高,僅次于金剛石,其莫氏硬度達(dá)到9.3,現(xiàn)有的加工方法很難滿足對(duì)藍(lán)寶石的應(yīng)用需求。而低能離子束刻蝕技術(shù)作為一種新型的光學(xué)制造技術(shù),具有刻蝕方向性好、分辨率高、加工性靈活和重復(fù)性
2、好等優(yōu)點(diǎn),滿足藍(lán)寶石元件的加工要求。因此,本文開(kāi)展了藍(lán)寶石表面納米結(jié)構(gòu)的離子束輻照制備研究。
本文采用微波回旋共振離子源,研究了Ar離子束在不同離子束能量、束流密度、入射角度、作用時(shí)間以及樣片是否旋轉(zhuǎn)的情況下,對(duì)藍(lán)寶石表面的刻蝕效果;結(jié)合低能離子束刻蝕技術(shù)的理論基礎(chǔ),分析了不同離子束參數(shù)對(duì)刻蝕后藍(lán)寶石表面形貌、納米結(jié)構(gòu)高度、粗糙度等影響規(guī)律,所取得的主要研究成果是:
1)進(jìn)行制備藍(lán)寶石表面納米結(jié)構(gòu)不旋轉(zhuǎn)時(shí)的影響因素研
3、究實(shí)驗(yàn)。利用單因素實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),獲得了條紋狀的納米結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn):在樣片不旋轉(zhuǎn)的情況下,當(dāng)離子束入射角度為55°~75°、離子束能量為1400eV~1800eV、離子束束流為35mA~50mA、刻蝕時(shí)間在30~90min時(shí),可以得到條紋狀的納米結(jié)構(gòu)。其納米結(jié)構(gòu)的高度分別隨離子束能量、離子束束流密度的增大而增加,有序性隨刻蝕時(shí)間的增加而上升;
2)進(jìn)行制備藍(lán)寶石表面納米結(jié)構(gòu)不旋轉(zhuǎn)時(shí)的影響因素研究實(shí)驗(yàn)。利用單因素實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),
4、獲得了點(diǎn)狀的納米結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn):在樣片旋轉(zhuǎn)的情況下,當(dāng)離子束入射角度為55°~70°、離子束能量為1400eV~1800eV、離子束束流為35mA~55mA、刻蝕時(shí)間在30~90min時(shí),可以得到點(diǎn)狀的微納米結(jié)構(gòu)。納米結(jié)構(gòu)高度分別隨離子束能量、離子束束流密度的增大而增加,有序性隨刻蝕時(shí)間的增加而上升;
3)在樣片不旋轉(zhuǎn)的情況下,進(jìn)行尋優(yōu)實(shí)驗(yàn),利用四因素三水平正交實(shí)驗(yàn),分析獲得了各因素對(duì)藍(lán)寶石表面結(jié)構(gòu)的影響主次為:離子束入射角度
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