大口径多光谱ZnS头罩的研制

多光谱ZnS是一种综合性能优异的红外光学材料,在长波红外及多波段红外探测成像系统中被广泛应用.化学气相沉积和热等静压后处理是制备多光谱ZnS材料的关键技术.介绍了化学气相沉积工艺和热等静压处理工艺制备多光谱ZnS的工艺原理及沉积大口径头罩的结构设计;报道了研制成功的270 mm大口径多光谱ZnS头罩.经测试分析,头罩的全波段透过率均已接近理论水平、吸收系数≤0.01 cm-1、折射指数均匀性达到2.2×10-5硬度160 kg/mm2、抗弯强度70 MPa、断裂韧性1.0 MPa·m1/2.与美国Rohm＆Haas公司的多光谱ZnS产品相比,该头罩的主要性能指标与其处于同一水平.     

CVD-ZnS胞状生长现象抑制方法

实验采用化学气相沉积方法制备硫化锌体材料（CVD-ZnS），并对材料中普遍出现的胞状生长现象进行了系统研究。通过微观结构表征及宏观形貌分析，发现胞状生长起始于大尺寸的晶体生长中心，其内部晶粒的生长方向发生了横向偏移，且生长速率大于正常晶粒，最终导致了产物表面的球状凸起，产物侧剖面表现出倒圆锥状生长形貌。同时，依据实验中所出现的不同胞状生长现象，探究了胞状物异常生长中心形成的主要原因。在此基础之上，设计了不同条件的沉积实验，探究了各类胞状生长现象的抑制方法，并在实际生产过程中得到了验证，从而实现了对该异常现象的有效抑制。     

CVDZnS微观缺陷分析

微缺陷对化学气相沉积硫化锌(CVDZnS)的光学及力学性能有显著影响。对沉积工艺进行了介绍，通过SEM、TEM及金相对CVDZnS中的微缺陷如异常大晶粒、柱状晶、微裂纹、微孔及杂质的结构形态进行了观测，并对形成原因进行了分析:高的沉积生长速率是生成异常大晶粒的主要原因；反应物浓度高加之衬底表面的屏蔽效应及Zn/ H2S1形成结构疏松的柱状晶组织；沉积温度较低加大沉积生长应力，宏观上产生材料的起拱，微观上造成晶粒的弯曲形变，并在晶体内产生大量微裂纹；沉积室局部反应物浓度高导致微孔及杂质的产生，须改善沉积室气体流形提高反应物浓度的均匀性。     

化学气相沉积硫化锌中六方相形成机制及抑制方法分析

六方相ZnS由于光学上的各相异性而在不同晶相上具有不同的折射指数.立方相化学气相沉积硫化锌(CVDZnS)中的六方杂相加大了对入射光线的散射,严重影响材料本身的光学性能.通过不同实验条件下的对比,对促成立方相形成的机制进行了探讨和分析,证实了六方相的形成主要受沉积温度、沉积压力、Zn/H2S 3个沉积参数的影响.有针对性地提出了综合利用适当提高沉积温度、Zn/H2S和降低沉积压力等方式来抑制六方相生成的方法,制备出不含六方杂相且各向同性的CVDZnS.样品的红外透过率在近红外及中红外波段得到了改善.     

沉积温度、压力对CVDZnS晶粒尺寸及性能的影响EI北大核心CSCD

通过控制H2S流量(2±1)L/min、氩气流量(35±2)L/min,在不同沉积温度[(650±10)、(670±10)、(700±10)℃]、不同沉积压力[(5000±200)、(7000±200)、(9000±200)Pa]工艺条件下采用化学气相沉积法制备出原生ZnS(CVDZnS)样品。利用X射线衍射、金相显微镜、Spectrμm100 Fourier红外变换光谱仪对CVDZnS样品分别进行了物相分析、微观晶粒形貌观察以及2~15μm波段的红外透过率测试。结果表明:CVDZnS主要以立方相形式存在,有少量六方相,沉积生长的优先取向为s(111);金相分析表明在沉积压力为(5000±200)和(7000±200)Pa时,随着温度的升高平均晶粒尺寸有增大趋势,最大平均纵向晶粒尺寸值为15.5μm。平均纵向晶粒尺寸和平均横向晶粒尺寸的比值越接近"1",对于提高材料弯曲强度越有利。确定了在沉积温度为(670±10)℃、沉积压力为(7000±200)Pa工艺条件下,制备的CVDZnS可以有效提高2~5、7~10μm的平均透过率(~72.15%),降低6.0μm左右的吸收。