类金刚石薄膜的结构与光学性能研究

一、前言 类金刚石碳膜(Diamond-Like Carbon Films)是国际上70年代发展起来的一种新型薄膜材料。由于该薄膜具有坚硬耐磨、电阻率和热导率高、化学性能稳定、光学透明等类似于金刚石的特性,因此,自1971年美国人Aisenberg首先发表有关类金刚石碳膜的研究论文后,引起了世界各国的浓厚兴趣。与金刚石薄膜相比,类金刚石薄模有以下3个特点:(1)制备方法比较简便,成本较低,沉积温度低,在二、三百摄氏度以下;(2)沉积膜的微观表面光滑;(3)依赖膜的组分和结构,其性质可在很宽的范围内变化。例如,根据所采用的气源种类等因素的不同,折射率可在1.7～2.9之间变化。这些优点表明:类金刚石薄膜特别适用于作光学零部件的增透膜和保护膜。类金刚石薄膜的性质由其结构所决定,而结构又与制备方法和制备条件有关。因此,研究类金刚石薄膜的性质、结构和沉积工艺间的关系是非常重要的课题。 二、试验方法 改装GDM-300BN型高真空镀膜机。采用平板型阴阳极平行安装,屏蔽的阴极水冷并接13.56MHz射频电源功率极,阳极与真空罩相连并接地。Ar、CH_4、C_2H_2气体流量由质量流量计控制,直流负偏压大小用WYG-30B高压速调管电源调节,设备示意如图1所示。衬底材料为单晶硅和锗。沉积时将丙酮清洗后的样品置于功率     

薄膜生长的计算机模拟

薄膜技术在现代科技领域中有着广泛的应用。人们对薄膜的生长过程通过理论和实验进行了深入的研究，其中计算机模拟是重要的方法，本文概述了对薄膜生长过程的实验观察结果及其理论分析，主要讨论了薄膜生长的计算机模拟中经常采用的方法-蒙特卡罗法和分子动力学方法、描述衬底上成膜粒子运动的一些模型以及在计算机模拟中需注意的一些问题，其中主要包括粒子间的相互作用，入射粒子的能量和粒子上的衬底上的扩散运动。     

CVD-ZnS中与锌有关的晶体缺陷及其对光学性能的影响

采用化学气相沉积（ＣＶＤ）法制备了红外晶体ＺｎＳ块材料。用氩气作为载体，反应气体为硫化氢和锌蒸气。ＸＰＳ，ＩＲ及能谱分析表明：当沉积温度低于锌蒸发温度时，生成的ＺｎＳ中与锌有关的晶体缺陷有Ｚｎ—Ｈ功能团及存在于花瓣状形态中心的锌微粒夹杂；当沉积温度高于锌蒸发温度时，锌微粒夹杂消失，且随沉积温度的升高Ｚｎ—Ｈ含量减少，Ｚｎ—Ｈ对红外光在６．２μｍ波长处的吸收峰减弱，使生成的ＺｎＳ具有高的红外透过率。     

金刚石镀氧化钇增透膜系的设计与研究

为了提高金刚石的红外透过率,根据光干涉膜基础理论对薄膜增透进行了设计,获得了增透膜系的相关参数,并采用非规整设计中的彻底搜索法对所设计的膜系进行了增透效果分析.结果表明,在金刚石衬底上单面和双面镀Y_2O_3膜系后,透过率有明显提高.Y_2O_3膜系是性能优异的金刚石红外光学材料增透膜.     

溅射功率对Au与CdZnTe晶体接触结构和性能的影响

采用直流磁控溅射工艺,以Au为靶材在高阻半导体CdZnTe上制备导电薄膜.系统地研究了溅射功率对沉积速率、薄膜结构、组织形貌及接触性能的影响.结果表明,随溅射功率的增加沉积速率增大.I-V测试表明在高阻CdZnTe上溅射Au薄膜后不经热处理已具有良好的欧姆接触性能,溅射功率为100 W时的接触性能好于功率为40 W和70 W时的接触性能.     

Ge_xC_(1-x)非均匀增透保护膜系的设计和制备

用射频磁控反应溅射法 (RS)制备出 Gex C1-x薄膜 ,其折射率可以在 1 .7～ 4.0之间变化。设计出单层 Gex C1-x非均匀增透保护膜和含有 Gex C1-x非均匀膜的多层增透保护膜系 ,并在 Zn S基片上制备出 Gex C1-x单层非均匀增透保护膜。设计和实验结果表明 ,Zn S衬底上制备的非均匀膜实现了宽波段的增透 ,在 5 0 0 0～ 85 0 cm-1波数范围内 ,平均透过率从 6 7.1 9%提高到 78.70 % ,比未镀膜净增加 1 1 .5 1 %。     

类金刚石薄膜作为MgF2红外增透和保护膜的研究

系统地研究了ＭｇＦ２衬底上类金刚石薄膜的折射率和生长速率与淀积工艺之间的关系，在ＭｇＦ２衬底上成功地设计并制备了红外增透和保护膜。理论与实验研究表明，类金刚石薄膜使ＭｇＦ２的红外透过率提高３％以上是完全可靠的，但起红外增透和保护是作用的统一性问题仍有待进一步研究。     

红外增透保护膜系软件设计及应用

根据制备红外增透保护膜系需要 ,编制了一个红外增透保护膜系软件。该软件可以设计、计算多层红外均匀增透保护膜系和非均匀增透保护膜系 ,更有强大多层膜系结构分析功能 ,不仅可以对设计的膜系进行综合评价 ,而且能对制备的膜系结构进行分析。实验结果表明 ,该软件对膜系设计和为制备工艺的改进能提供良好的指导     

沉积参数对ZnS体材料红外透过率的影响

采用低压化学气相沉积法系统研究了Ｈ２Ｓ／Ｚｎ流量比、沉积温度、沉积速率及衬底材料对ＺｎＳ体材料红外透过率的影响规律，在本实验研究的条件下认为采用低的Ｈ２Ｓ／Ｚｎ流量比及低的沉积速率，适宜的沉积温度可以提高ＺｎＳ的透过率。同时高沉积温度及高Ｈ２Ｓ／Ｚｎ流量比可减少ＺｎＳ对波长６．２μｍ光的吸收。在优化的工艺下获得了高红外透过率的ＺｎＳ体材料。     

类金刚石碳膜热稳定性的研究

研究了退火对类金刚石碳膜结构和性能的影响.结果表明:低于400℃退火对膜的结构、电阻率、硬度无明显影响;高于400℃退火,由于膜中氢原子的逸出,非晶碳将转变为石墨微晶,从而导致电阻率急剧下降;在400～700℃温度范围退火后,膜的硬度仍无明显变化.