双激光制备双层结构类金刚石膜的实验研究

利用飞秒激光和纳秒激光分别在氧气氛环境和高真空环境中烧蚀石墨靶材,在硅基底上获得了两种不同的类金刚石膜,通过红外透过曲线的拟合,获得了各自的光学参数;进而设计和制备了不同厚度组合的双层结构类金刚石膜硅基底样品:飞秒激光在氧气氛环境中制备的类金刚石膜具有低折射率、高透过性的特点,所以将其作为双层膜的内层,发挥其红外增透效能;纳秒激光在高真空环境中制备的类金刚石膜具有高硬度、耐蚀性的特点,所以将其作为双层膜的外表层,发挥其抗划、耐蚀的功能。实验测试表明:随着外表保护层厚度的增加,样品的中红外平均透过率逐渐下降0.5%~3%,表面硬度提高7.2~24.7 GPa。碱溶液浸泡试验表明,外表保护层能够承受碱溶液腐蚀,但过薄的保护层不能阻止溶液向膜层内部的渗透,从而使得不具有耐蚀性的红外增透层被腐蚀。研究结果为不同应用目的的双层膜或多层膜结构的设计与制备提供了实验基础。     

飞秒激光沉积红外窗口类金刚石增透保护膜

脉冲激光沉积法是一种制备类金刚石膜(DLC膜)的新技术.总结了脉冲激光法制备DLC膜在激光源、脉宽、沉积气氛及薄膜掺杂等方面的发展趋势.建立了飞秒脉冲激光沉积DLC膜系统,在不同的沉积条件下(如:真空、氧气氛、掺硅等)开展了实验研究,阐明了不同沉积条件对DLC膜性能的影响规律.在硅、锗红外窗口上镀制了工程实用的DLC增...     

脉冲激光沉积类金刚石膜红外增透技术研究

针对传统方法制备类金刚石(DLC)膜存在的3～5μm波段红外透过率低这一难题,采用飞秒脉冲激光沉积(PLD)法在红外材料硅基底上镀制DLC膜.重点考查了靶材与基片的间距、背景气压、激光单脉冲能量、负偏压、温度以及掺硅量等工艺参数对其透过率的影响,经过大量的实验与优化分析,总结出一套有效的脉冲激光沉积DLC膜工艺来制备优良的光学保护增透膜.相比传统工艺,大大提高了3～5μm波段的平均红外透过率,在硅基底上单面镀制DLC膜的最高红外透过率达到了68.2%,与理论最高值的68.7%仅相差0.5%.     

激光抛光化学气相沉积金刚石膜

讨论了激光抛光金刚石膜机理、影响因素,分析了激光抛光金刚石膜理论模型、激光抛光后金刚石膜的粗糙度极限,提出要实现金刚石膜特别是厚膜的精密抛光须考虑激光辅助复合抛光或其它抛光工艺。     

红外窗口的激光损伤热过程及保护的研究

利用光热偏转技术对红外窗口材料进行了激光损伤实时研究，通过对硅片，加半反保护膜的硅片和加全反保护膜的硅片的损伤过程的研究，发现介质保护膜能大大提高硅窗口的激光损伤阈值，同时发现了全反介质保护膜的激光损伤逐层的破坏过程。     

CVD异质外延金刚石膜最新研究进展

评论了国内外化学气相沉积的异质外延金刚石膜制备技术、性质表征以及应用和展望。     

CVD金刚石膜表面图形化加工技术的研究

首先用CVD法制备金刚石厚膜,接着在其表面利用氢等离子体辅助刻蚀,然后在铁薄膜的催石墨化作用下,对金刚石膜的表面进行了选择性的刻蚀.结果表明,在氢等离子体的辅助作用下,铁薄膜可以持续对CVD金刚石膜进行刻蚀;如果控制铁薄膜的形状和厚度,可以实现对CVD金刚石膜表面较精确的图形化刻蚀.该技术有望成为一种新的刻蚀金刚石膜的方法.     

CVD金刚石膜制备方法及其应用

介绍了金刚石膜的应用和低压下化学汽相沉积金刚石膜的主要方法及其最新进展,并对各种方法的优缺点作了简要评述。     

黑色组织对直流电弧等离子体喷射金刚石自支撑膜光学、热学性能的影响

利用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法进行不同质量的金刚石厚膜的制备.金刚石膜用倒置荧光显微镜(OM)、高分辨电镜(HRTEM)、电子能量损失谱(EELS)、拉曼谱(Raman)进行表征,同时测量了不同质量金刚石膜的红外透过率和热导率.研究结果表明,黑色组织主要是金刚石膜中的夹杂物,成分主要是非晶碳和杂质氮.对于光学级透明金刚石膜,具有很高的红外透过率和热导率,黑色组织的存在明显降低了金刚石膜的质量,对金刚石膜的红外透过率和热导率的影响非常显著.     

激光辅助化学气相沉积金刚石薄膜实验研究

本文采用激光辅助化学气相沉积法合成了厚度为１５μｍ的金刚石薄膜。实验结果表明，以丙酮为碳源气体，并用ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）准分子解离，Ｈ２秀灯线进行予先解离，当选择和中种实验参数，可获得高质量的金刚石薄膜。本文这讨论了衬底温度以及灯线温度等实验参数对薄膜生长速率与薄膜质量的影响。     

Microtexture and Grain Boundaries in Freestanding CVD Diamond Films: Growth and Twinning Mechanisms

Three groups of free‐standing chemical vapor deposition (CVD) diamond films formed with variations in substrate temperature, methane concentration, and film thickness are analyzed using high‐resolution electron back‐scattering diffraction. Primarily {001}, {110}, and {111} fiber textures are observed. In addition, corresponding primary and higher order twinning components are found. As interfaces, high angle, low angle, primary twin, and secondary twin boundaries are observed. A growth and a twinning model are proposed based on the sp³ hybridization of the bond in the CH₄ molecule that is used as the deposition medium.     

磁控溅射YSZ薄膜的激光损伤阈值

利用射频磁控溅射方法在不同衬底上制备出掺Y2O3 8 %的YSZ薄膜, 用X射线衍射、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜和透射光谱测定薄膜的结构、表面特性和光学性能, 研究了退火对薄膜结构和光学性能的影响。结果表明：随着退火温度的升高, 薄膜结构依次从非晶到四方相再到四方和单斜混合相转变, AFM分析显示薄膜表面YSZ颗粒随退火温度升高逐渐增大, 表面粗糙度相应增大, 晶粒大小计算表明, 退火温度的提高有助于薄膜的结晶化, 退火温度从400 ℃到1100 ℃变化范围内晶粒大小从20.9 nm增大到42.8 nm; 同时根据ISO11254-1激光损伤测试标准对光学破坏阈值进行了测量, 发现与其他电子束方法制备的YSZ薄膜损伤阈值结果比较, 溅射法制备的薄膜损伤阈值有了一定程度的提高。     

HFCVD方法沉积金刚石薄膜的生长研究

本文讨论了金刚石薄膜应用于光学领域所遇到的问题，研究了热丝ＣＶＤ（ＨＦＣＶＤ）方法生长应用于光学膜的金刚石薄膜过程中，衬底表面的预处理和沉积条件如碳源浓度、衬底温度等对制备腹晶粒尺度和晶粒间界以及膜表面形貌的影响．     

金刚石膜及类金刚石膜的光学应用研究进展

金刚石膜及类金刚石(DLC)膜由于具有宽光谱透过率高、硬度高、摩擦系数小、化学稳定性好等优点,可以作为多种光学材料如硅、锗、玻璃、硫化锌、MgF2,HgCdTe,KCl等的增透/保护膜,起到抗磨损、抗腐蚀、抗潮解和抗氧化的作用.金刚石膜及类金刚石膜已被应用于太阳能硅电池、高功率CO2激光器窗口、潜望镜红外(IR)窗口、飞机前视红外窗口、导弹头罩窗口和宇航探测器等.总结了这一方面的应用和研究进展,展示了金刚石膜及类金刚石膜巨大的优越性与广阔的应用前景.     

(100)定向CVD金刚石薄膜的制备及其电学性能

采用HFCVD制备金刚石薄膜的方法,以乙醇为碳源，氢气为载气，在适当的衬底温度下，合成出具有(100)晶面取向均匀生长的金刚石薄膜．SEM，XRD和Raman分析表明,所合成的金刚石薄膜是高质量的多晶(100)取向膜，厚度均匀、化学性能稳定,结构和性能与天然金刚石相接近．研究了室温下(100)取向金刚石薄膜的暗电流电压特性、稳态55Fe 5.9keV X射线辐照下的响应和电容频率特性．结果表明，退火后(100)取向多晶金刚石薄膜具有较低的暗电流和较高的X射线响应；高频下，电容和介电损耗都很小且趋于稳定，不随频率的变化而变化．     

热丝CVD法生长纳米金刚石薄膜的研究

系统地研究了热丝CVD法中反应气体压力对沉积产物金刚石薄膜的形貌和拉曼谱图的影响,提出了热丝CVD生长纳米金刚石薄膜的新工艺,并在50mm硅片上沉积得到高质量的多晶纳米金刚石薄膜。高分辨透射电镜分析表明,薄膜的晶粒尺寸约为10nm,〈111〉晶面间距为0.2086nm,与标准值0.2059nm很接近,晶粒周围由非晶结构包围。紫外激光拉曼光谱有尖锐的金刚石峰和明显的石墨峰。     

CVD金刚石薄膜紫外光探测器研究

金刚石薄膜紫外光探测器对紫外光有较高的灵敏度和良好的开关特性。本文讨论了该器件的光电流随入射光波长的变化和开关时间响应。实验证明,金刚石薄膜是一种良好的紫外光探测材料。     

MPCVD金刚石薄膜的红外椭偏光学性能研究

椭圆偏振光谱法是一种非破坏性光谱技术。为了获得微波等离子体化学汽相沉积(MPCVD)金刚石薄膜的最佳沉积条件,用红外椭圆偏振光谱仪对MPCVD金刚石薄膜的红外光学性能进行了表征测量,并分析了衬底温度和反应室的压强对金刚石薄膜的红外光学性质的影响。当甲烷浓度不变,衬底温度为750℃,反应室的压强为4.0kPa时,金刚石膜的红外椭偏光学性质达到最佳,其折射率的平均值为2.393。研究结果表明,金刚石薄膜的光学性能与薄膜质量密切相关,同时也获得了最佳的金刚石薄膜工艺条件。     

PECVD多晶金刚石平面薄膜场发射特性

以n-Si为衬底，用PECVD方法淀积了多晶金刚石薄膜。采用以金刚石薄膜为阴极的二极管结构测试了场发射特性，在6V/μm的电场下，场发射电流为5μA。研究了场发射的有效势垒随外加电场的变化，发现在有效势垒随外电场变化的曲线中存在一段平台。从理论上对这种现象进行了研究，分析了电子从Si衬底注入金刚石薄膜的方式，认为有效势垒的平台是由于缺陷能级在金刚石禁带中分布不均匀所致，并由此建立了在注入限制情况下多晶金刚石薄膜的场发射模型。根据模型计算得到有效势垒的理论曲线与实验曲线，反映了相同的变化规律。