SiC反射鏡材料制備研究.pdf

1、SiC材料具有優(yōu)異的物理性能和機械性能，是新型輕質(zhì)光學(xué)反射鏡理想候選材料?；瘜W(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposition，CVD)SiC涂層是目前應(yīng)用的最佳光學(xué)反射鏡涂層。本文通過深入分析現(xiàn)有SiC反射鏡材料及其制備方法，針對SiC反射鏡面綜合熱性能、微觀結(jié)構(gòu)及無缺陷等要求，開展了CVD SiC涂層制備工藝的研究。在采用新工藝制備出與SiC涂層熱膨脹系數(shù)相近的SiC基體材料的基礎(chǔ)上，重點研究了負壓條件下沉積溫度、稀釋氣

2、體對CVD SiC涂層的影響。
　　 (1)研究了沉積溫度對SiC涂層顯微結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成的影響，實驗結(jié)果表明：1100～1400℃溫度范圍均可沉積出單一的面心立方β-SiC，沉積溫度在1300℃以下，隨溫度升高(111)晶面SiC晶體生長取向趨勢增加，微晶尺寸增大。沉積溫度低于1200℃，沉積過程為動力學(xué)控制，沉積速率增加明顯；沉積溫度高于1200℃沉積過程為擴散控制，沉積過程中易產(chǎn)生孔隙。涂層致密度隨溫度升高而降低。

3、SiC的堆積狀態(tài)主要與溫度有關(guān)：低溫時沉積顆粒呈圓球狀緊密堆積；高溫時晶體連續(xù)生長，沉積顆粒為完整的SiC晶粒。
　　 (2)研究了稀釋氣體對SiC涂層組成及結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，實驗結(jié)果表明：沉積溫度為1200℃時，CVD SiC涂層表面形貌隨H2流量增加，沉積顆粒堆積狀態(tài)相似，SiC晶粒形態(tài)由球狀向片狀、線狀轉(zhuǎn)變；H2/MTS摩爾比<12時SiC涂層富C，含少量的α-SiC；稀釋氣體的變化對SiC微晶尺寸影響不明顯，微晶尺寸主要受

4、溫度影響。沉積溫度為1300℃時，隨H2流量增加，晶體生長模式發(fā)生如下轉(zhuǎn)變：層狀生長→球形顆粒沿半徑方向生長→晶粒沿多面體方向生長。隨著稀釋氣體流量的增加SiC涂層的沉積速率迅速減小。
　　 (3)解決了制備CVD SiC光學(xué)涂層易出現(xiàn)裂紋的難題，分別采用改進的反應(yīng)燒結(jié)和化學(xué)氣相滲透(Chemical vapor infiltration，CVI)工藝制備出了熱膨脹系數(shù)與SiC涂層相近的基體材料，成功制備出了拋光精度達到8 A