射頻磁控反應(yīng)濺射法制備HfO-,2-薄膜的研究.pdf

1、金剛石具有高紅外透過率、低吸收系數(shù)、抗熱沖擊性好、耐磨擦等一系列優(yōu)異的性能，是用于長波紅外波段(8～12μm)理想的窗口和頭罩材料。然而金剛石在750℃以上時(shí)很容易發(fā)生氧化，導(dǎo)致透過率急劇下降。在金剛石表面鍍制抗氧化增透涂層可以滿足其在高速、高溫條件下應(yīng)用。氧化鉿(HfO<,2>)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。在國外，HfO<,2>用作金剛石抗氧化涂層的研究已經(jīng)展開，并取得進(jìn)展；在國內(nèi)，有關(guān)Hf

2、O<,2>抗氧化保護(hù)涂層的研究還未見報(bào)道。本文主要研究射頻磁控濺射法制備HfO<,2>薄膜的工藝對其成分、結(jié)構(gòu)、光學(xué)特性及沉積速率的影響規(guī)律，為將HfO<,2>用作金剛石紅外增透及抗氧化膜系奠定基礎(chǔ)。主要研究工作及結(jié)果如下： 利用OPFCAD軟件在金剛石襯底上設(shè)計(jì)了HfO<,2>//Diamond和HfO<,2>/a-Si：H//Diamond增透膜系，并對所設(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

3、雙面鍍兩種膜系后在長波紅外波段的紅外透過率均大于85﹪，可滿足高速紅外窗口和頭罩使用要求。 研究了主要工藝參數(shù)對HfO<,2>薄膜沉積速率的影響，對工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。試驗(yàn)結(jié)果表明，HfO<,2>薄膜的沉積速率隨濺射功率增大而增大，隨氣體壓強(qiáng)和O<,2>流量增大而減小，襯底溫度對沉積速率無明顯影響。正交試驗(yàn)結(jié)果表明O<,2>流量對沉積速率的影響最大，并確定了獲得薄膜最大沉積速率的工藝參數(shù)。 對制備的HfO<,2>薄膜進(jìn)行