中紅外光學(xué)薄膜機(jī)械性能研究.pdf

1、在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，中紅外光學(xué)簿膜應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但其機(jī)械性能卻不令人滿意，主要原因是膜層存在較大的應(yīng)力、膜層間的應(yīng)力不匹配和附著力不好。影響薄膜應(yīng)力和附著力的因素有薄膜的沉積方式、沉積的工藝條件以及沉積后的處理等等。 本文以改善中紅外光學(xué)薄膜應(yīng)力和附著力為目的，初步開(kāi)展了中紅外光學(xué)薄膜機(jī)械性能研究。主要內(nèi)容包括： (1)，討論了薄膜應(yīng)力的形成原因及薄臘應(yīng)力的類型，對(duì)常用的幾種中紅外薄膜的熱應(yīng)力進(jìn)行了分析計(jì)算，探討了薄膜內(nèi)

2、應(yīng)力形成的一些機(jī)理，對(duì)單層和多層膜殘余應(yīng)力的計(jì)算進(jìn)行了討論，同時(shí)總結(jié)了薄膜應(yīng)力測(cè)量方面的內(nèi)容。 (2)．討淪了光學(xué)薄膜附著類型、附著機(jī)理、附著力測(cè)量方法、影響薄膜附著力的工藝因素以及改善附著力的方法。 (3)．研究了在不同工藝條件下，各利中紅外薄膜材料的單層膜的光學(xué)特性。利用基片和膜層的透過(guò)率，采用包絡(luò)線法計(jì)算得到了各種薄膜的折射率及其厚度。 (4)．研究了在不同工藝條件下，沉積在石英、Si和K<,9>基片上

3、的各種中紅外薄膜材料的單層膜和多層膜的機(jī)械特性，主要研究了其應(yīng)力和附著力方面的特性。 (5)．通過(guò)測(cè)量鍍膜前后基片面形的改變量計(jì)算薄膜中應(yīng)力的方法，利用Vecco干涉儀，首次在國(guó)內(nèi)測(cè)量了YbF<,3>、BaF<,2>、PbF<,2>、YF3、Ybc、HfF<,4>、Zrl<,4>、ZnS 利ZnSe等紅外薄膜材料的應(yīng)力。氟化物薄膜表現(xiàn)出較大的張應(yīng)力，從幾十 Mpa到兒百M(fèi)Pa，但是BaI<,2>例外，BaF<,2>薄膜的應(yīng)力比

4、較小，只有幾MPa。 ZNS簿膜為壓應(yīng)力，大約在200MP左右，ZnSe薄膜的應(yīng)力比較復(fù)雜，有時(shí)候?yàn)閺垜?yīng)力，有時(shí)候?yàn)閴簯?yīng)力。 (6)．研究了ZnS／YbF<,3>和ZnSe／YbF<,3>應(yīng)力的匹配，利用單層膜的應(yīng)力結(jié)果來(lái)計(jì)算多層膜的應(yīng)力時(shí)，對(duì)于ZnS／YbF<,3>多層膜，計(jì)算值和測(cè)量值在30％的范圍內(nèi)相吻合，但是ZnSe／YbF<,3>多層膜則不吻合。 (7)．采用直接拉離法，利用附著力測(cè)量?jī)x，首次在國(guó)內(nèi)定量測(cè)量