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《西北工业大学》 2006年
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射频磁控反应溅射法制备Y_2O_3薄膜的研究

闫锋  
【摘要】:金刚石具有优异的力学、电学、热学和光学性能,是用于长波红外波段(8~12μm)理想的窗口和头罩材料。然而,当温度超过750℃时金刚石很容易发生氧化,导致透过率急剧下降。为了满足在高速、高温下应用的要求,需要在金刚石表面制备抗氧化、增透保护涂层。三氧化二钇(Y_2O_3)具有优良的物理、化学性能,抗高温氧化能力强,可用作金刚石抗氧化保护涂层。在国外,Y_2O_3用作金刚石抗氧化涂层的研究已经展开,并取得进展;在国内,有关Y_2O_3光学保护涂层的研究还未见报道。本文主要研究制备Y_2O_3薄膜的制备工艺和薄膜的成分、结构及红外透过性能,为金刚石应用于高速红外窗口和头罩提供工艺技术基础。论文的主要工作及研究成果如下: 利用OPFCAD软件在金刚石衬底上设计了Y_2O_3增透膜系,并对所设计的膜系进行了结构敏感因子及结构偏差分析。膜系设计结果表明,在金刚石衬底上镀Y_2O_3或Y_2O_3/AlN膜系后在8-12μm波段的红外透过率可达90%,最大增透效果可达21%。 在JGP560C型磁控溅射镀膜机上优化出了制备Y_2O_3薄膜的工艺参数,揭示了射频功率、溅射气压、衬底温度和Ar/O_2气体流量比对薄膜沉积速率的影响规律。正交试验设计结果表明,溅射气压和射频功率是影响Y_2O_3薄膜沉积速率的主要因素,并由此确定了获得薄膜最大沉积速率的工艺参数。 对制备的Y_2O_3薄膜进行了X射线光电子谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和FTIR红外透过光谱分析。XPS分析结果表明,沉积态薄膜中Y和O原子结合形成了Y_2O_3化合物;XRD分析结果表明,沉积态薄膜中Y_2O_3主要以非晶状态存在,在800℃下退火后Y_2O_3薄膜向多晶转变;红外透过光谱分析结果表明,Si衬底上镀Y_2O_3膜后,在2000~3000cm~(-1)波数范围的平均透过率可达90%以上,Y_2O_3薄膜的折射率约为1.93。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB383.2

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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