电弧离子镀制备TiAlN膜工艺研究

采用阴极电弧离子镀技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基材上制备TiAlN膜层,镀膜装置为俄罗斯科学院UVN 0.5D2I电弧离子镀膜机,该设备由一个大功率的气体离子源和两个金属蒸发源组成.气体离子源具有气体离子轰击和辅助沉积的特点.研究了电弧电流、负偏压和气体离子源功率等工艺参数对膜层的影响规律.实验结果表明:气体离子源具有明显的细化金属颗粒的作用.提出了制备TiAlN膜层的最佳工艺,得到了厚度为5 ～10μm、相结构为Ti0.5Al0.5N、显微硬度为1200HV0.01的TiAlN膜层.     

宽束冷阴极离子源

离子束辅助镀膜是近20年来发展起来的新技术．宽束冷阴极离子源是离子束辅助蒸发技术的关键装置，具有寿命长，无灯丝可以连续工作、结构简单、操作方便，可使用多种惰性及反应气体等特点．同时，它还可以很方便地安装于真空镀膜设备中而不破坏其原有的功能和性能．宽束冷阴极离子源用于离子束辅助蒸发，可以提高膜层与基底间的附着力，提高膜层强度，膜层填充密度及析射率，膜层的环境耐受性，如耐磨、耐潮、耐盐、酸、碱等性能均得到大幅度提高．     

“多头小离子源和离子束辅助蒸发新工艺”及“光学非球面测试技术”分获兵总科技进步一、二等奖

在兵器工业总公司组织的年度科技进步奖评选中,我院仪器系严一心教授和刘中本教授主持研制的两个科研项目,分别获1992年度兵总科技进步一等奖和二等奖。严一心教授主持研制的“多头小离子源和离子束辅助蒸发新工艺”研究课题,系兵器工业总公司军品局于1990年下达,研究工作历时二年.专家评定认为,该研究完成的多头小离子源组合应用和束斑合成技术属国际首创,离子束辅助蒸发工艺用于批量生产方面达到国际先进     

脉冲多弧离子源所镀膜层均匀性的实验研究

为了解决脉冲多弧离子源镀制膜层的均匀性问题,文中首先分析了不同阴极尺寸、不同辅助阳极尺寸、不同引弧方法以及不同基片距阴极的距离引起所镀膜层透过率曲线的改变,进而讨论了脉冲多弧离子源电极几何尺寸对膜厚均匀性的影响．采用在基片下加一个圆筒形负电位电极实现了脉冲多弧离子源镀膜的均匀性．实验结果表明,在直径７０ｍｍ范围内透过率相对误差为±６．７％,小于所要求的±１０％．     

多头小离子源和离子束辅助蒸发新工艺

提出了多头离子源的方案和离子束合成技术,即选用几个小离子源组合应用,以满足大尺寸镀膜机的要求.该方案经在A700Q和BAK760镀膜机上试验,获得良好效果,已镀制出性能良好的铝、银金属高反膜、棱镜分光膜、308nm激光高反膜、透明导电膜、高级立体声磁头绝缘膜、长波通滤光膜、超宽带增透膜等.并且,简化了镀膜工艺,提高了生产效率.     

850nm高亮度半导体激光器腔面膜技术研究

利用真空镀膜设备,采用电子束离子辅助蒸发技术,在条宽100μm腔长1mm的半导体激光器发光芯片的端面沉积光学介质膜。经测试采用这种技术制作出的高亮度半导体激光器发光芯片的输出功率达3.6W,与未镀膜的器件相比功率提高了2.5-3.1倍,外微分量子效率提高到89.76%,功率效率达到40.2%。激射波长为850.7nm。     

End—Hall离子源及其辅助镀膜技术

由西安工业大学自行研制的End-Hall离子源，已经成功在离子辅助镀膜中镀制了ZnS，MgF2，SO2等薄膜，其光学性能，耐磨，耐酸，碱等性能大大提高，近几年来利用中空离子源采用CH4气体成功镀制出类金刚石薄膜红外线光学保护膜材料．     

“宽束冷阴极离子源及其在离子辅助镀膜中的应用”课题通过机电部组织的鉴定

3月14日,机械电子工业部在我院召开“宽束冷阴极离子源及其在离子辅助镀膜中的应用”课题鉴定会。本课题是由原兵器丁业部兵器科学研究院于1986年7月下达我院的。课题在仪器工程系严一心副教授主持下,经过近二年的努力,于1988年初全面完成。参加鉴定会的有机械电子工业部主管部门的领导和来自全国光学薄膜行业、离子源技术行业的20多位专家。专家们在严格测试,并认真审查了课题组提出的研制报告后,一致认为:本课题研制的     

光学相干断层扫描成像系统中消偏振分光膜的研制

消偏振分束镜能够将光学相干断层扫描干涉成像系统中的信号光进行分束,是光学相干断层扫描成像系统中重要的组成器件。为了减小45度角入射时P光和S光造成的偏振分离,针对成像系统中分光棱镜的参数要求,选择Ti3O5、Al2O3和Mg F2薄膜材料,借助Macleod膜系设计软件,结合Compact Design功能,运用Optimac和Needle Synthesis两种优化方法进行优化设计,选择电子束加热蒸发和离子源辅助沉积的方式镀制薄膜。根据实际镀膜结果,运用Independent Sensitivity功能对膜层敏感度进行分析,并采用Reverse Engineering模块进行逆向模拟分析,判断镀膜误差主要来源于不同监控波长的光控tooling值有细微的差距以及膜层的Final Swing值过大。通过改变不同监控波长的光控tooling值以及对敏感度较高的膜层进行重点监控,制备的消偏振分光膜经过测试,1310±50nm处P光平均透射比为51.47%,S光平均透射比为49.11%,偏振度为4.59%,满足成像系统的使用要求,并通过了环境测试。     

宽束冷阴极离子源及其应用

本文介绍一种新研制的用于离子束辅助淀积薄膜的宽束冷阴积离子源,与目前国内外普遍采用的考夫曼(Kaufman)型热阴极离子源相比,它具有寿命长,无污染,结构简单,所需供电电源少,操作方便等优点。实验结果证明,用宽束冷阴极离子源进行离子束辅助淀积所得 Zns 膜层强度超过国标规定的10倍,G|AlSIO_x|A膜层强度超过国标规定的8倍。该离子源有广泛的应用前景。     

宽束永磁冷阴极离子源研制成功

(本刊讯)由光学系严一心副教授主持研制的“宽束永磁冷阴极PIG离子源”于1988年7月23日在我院通过技术鉴定。宽束永磁冷阴极PIG离子源用于辅助真空薄膜技术。经在多种基底上进行镀膜实验,并对所镀的各种金属膜和介质膜做强度、附着性、耐腐蚀、高温、潮湿等多项实验和测定,结果表明:该技术对国标有规定要求的一些膜层,均可达到或超过规定的性能指标。对一些国     

离子辅助沉积对ZnS/MgF_2滤光片光谱漂移的影响

采用霍尔源离子辅助沉积(IAD)技术制备了ZnS/MgF2多层膜窄带干涉滤光片,并与常规沉积条件下制备的样品作比较.结果发现离子辅助沉积明显减小了滤光片的光谱漂移,实测漂移小于0.5nm,光谱稳定性得到很大提高.计算了滤光片中MgF2膜层的聚集密度,离子辅助沉积使MgF2膜的聚集密度从常规条件下的0.70提高到0.97,增幅达38%.间隔层对光谱漂移的影响最大,越远离间隔层的膜层,其影响越小.     

离子辅助沉积对 ZnS/MgF2滤光片光谱漂移的影响

采用霍尔源离子辅助沉积(IAD)技术制备了ZnS/MgF2多层膜窄带干涉滤光片,并与常规沉积条件下制备的样品作比较.结果发现离子辅助沉积明显减小了滤光片的光谱漂移,实测漂移小于O.5 nm,光谱稳定性得到很大提高.计算了滤光片中MgF2膜层的聚集密度,离子辅助沉积使MgF2膜的聚集密度从常规条件下的0.70提高到O.97,增幅达38%.间隔层对光谱漂移的影响最大,越远离间隔层的膜层,其影响越小.     

自聚焦透镜滤光膜的研制

针对光纤通信系统中自聚焦透镜滤光膜的工作要求,设计了用于激光波段808nm的窄带滤光片,要求808nm处的透射率不小于90%,半峰值宽度为10nm。选取了激光损伤阈值较高的Ta2O5和SiO2作为高低折射率材料,借助膜系设计软件设计膜系。采用电子束真空镀膜的方法,同时加以离子辅助沉积,调整镀膜工艺参数,改进膜厚控制方法,提高了膜厚的控制精度,减少了中心波长的漂移量和膜层的吸收。该薄膜能够承受雨淋、盐雾、高低温等环境测试,满足使用要求。     

脉冲离子镀膜中的脉冲计数

在脉冲真空电弧离子镀膜过程中，膜层厚度的控制至关重要．由其镀膜机理可知，膜层厚度与脉冲放电次数之间成线性正比关系，可以通过对脉冲放电次数进行计数的方法达到控制膜层厚度的目的．然而，脉冲计数的准确性受到很多因素的影响，分析认为主要是由外界电磁干扰和多斑点的产生引起计数的不准确．为此，采用了加入延时电路的方法提高计数的准确性．实验表明，采用这种计数电路减少计数误差是可行的，并能将误差控制在5％的范围内，能够很好的满足薄膜沉积的工艺要求．     

10.6μm激光分束镜的研制

本文针对激光分束镜的使用要求,着重介绍了10.6μm处1∶1分光且误差不超过±5%薄膜的研究与制备工艺。根据膜系设计基本理论,分别选取Ge和ZnS作为高、低折射率材料,借助膜系设计软件设计满足要求的膜层,并采用电子枪离子辅助沉积系统进行制备。通过优化镀膜工艺参数,在ZnS基底上制备了10.6μm处（透过率/反射率=49.5∶50.5）满足使用要求的薄膜,膜层具有较好的光学性能,其抗激光损伤、牢固度等性能指标均满足要求。     

利用XPS测多层膜厚度

本文利用空心阴极离子镀膜技术制备了纯Ｃｒ膜（基底为硅片）,利用ＸＰＳ分析技术,得出在Ｃｒ膜表面存在一层氧化层,并测出了其厚度。     

硫化锌基底8～12μm红外增透膜的研究

为了提高硫化锌基底的透过率和膜层的机械强度,对硫化锌基底上的红外宽带减反射膜的设计和制备工艺进行了研究.经过实验,选取镀膜材料,优化沉积工艺参数以及采用离子束辅助沉积技术,研制出膜层附着力好.光学性能稳定的红外增透膜.最后,对制备的增透膜进行环境实验,各项指标均满足设计要求.     

全方位离子注入沉积复合镀膜计算机测控系统

文章提出的薄膜复合制备方法与装置的测控系统能充分利用磁控溅射、真空阴极弧光蒸发、离子注入等方法,为全方位注入沉积复合镀膜表面改性提供所需等离子体,使之可以根据不同的工艺要求设计膜体的成分结构,从而很容易获得不同的改性膜层,来提高膜体的硬度、抗氧化性及热稳定性等.     

基于遗传算法改进的电子束蒸发系统PID控制实现

依据电子束蒸发系统的晶振探头采集沉积速率,通过晶振膜厚控制仪的输出电压控制电子枪灯丝两端电压,从而调整电子束的输出功率.根据沉积速率的变化,采用遗传算法中的PID闭环反馈控制改变灯丝电压,达到稳定沉积速率的目的.实验证明,利用该方法研究其在电子束蒸发过程中速率控制的算法进行蒸发,可以使实验用镀膜生产使用的SiO_2膜料表面保持一定平整度,并且得到较稳定的蒸发速率.其他镀膜系统以及不同镀膜膜料可依据该算法适当修改参数,即可改善沉积速率的控制效果.