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文檔簡介
1、應(yīng)燒結(jié)碳化硅是一種綜合性能優(yōu)良的反射鏡材料,它由兩種硬度不同的材料組成,普通的機械加工方式不能或很難使其表面光潔度達(dá)到很高的水平。本研究采用在其表面沉積致密層的方法來提高表面光潔度。
為降低實驗成本,提高研究針對性,在進(jìn)行致密層沉積之前,首先使用計算機模擬的方法對致密層沉積參數(shù)對其性能的影響進(jìn)行了分析(包括使用蒙特卡羅法模擬致密層的沉積過程、分子動力學(xué)方法計算致密層與襯底之間的相互作用能、有限元分析方法分析致密層-襯底系統(tǒng)的應(yīng)
2、力狀態(tài)),然后根據(jù)模擬分析結(jié)果進(jìn)行了致密層的沉積,并對其性能進(jìn)行了研究。
根據(jù)沉積過程模擬結(jié)果可知,在高溫下沉積所得致密層與襯底之間的結(jié)合狀況及其致密度得以改善。另外,分子動力學(xué)的計算結(jié)果顯示:隨著沉積溫度的升高,致密層與襯底之間的相互作用能也隨之升高。然而,有限元分析結(jié)果顯示,致密層-襯底系統(tǒng)中熱應(yīng)力隨沉積溫度升高而升高,且與溫度差成正比-這將對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。同時,在對不同溫度下制備的致密層進(jìn)行致密層-襯底的斷面
3、進(jìn)行觀察時發(fā)現(xiàn),沉積溫度對磁控濺射法制備的硅致密層與襯底之間的結(jié)合情況影響并不明顯。據(jù)此,本研究最終選擇硅致密層的沉積溫度為200℃,盡可能降低了致密層-襯底系統(tǒng)中的應(yīng)力水平。
另外,從沉積過程模擬結(jié)果來看,隨著襯底表面粗糙度的升高,襯底與致密層之間的結(jié)合情況、致密層的致密度變差。因此在沉積致密層之前,需要將襯底表面粗糙度降低到所能達(dá)到的最低程度。不同表面粗糙度的襯底上制備的致密層的研究顯示:在粗糙襯底表面上制備的致密層具有較
4、高的應(yīng)力水平,部分致密層在自然放置的條件下便出現(xiàn)自然脫落的現(xiàn)象。根據(jù)理論分析結(jié)果,在本文中選用在低粗糙度的襯底上制備硅致密層。
本文還研究了致密層厚度對致密層-襯底系統(tǒng)中應(yīng)力屬性的影響。根據(jù)有限元的分析結(jié)果可知,隨著致密層厚度的增加,致密層中應(yīng)力水平隨之降低,但降低的速率隨著厚度的增加而減小。分析結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)果相符。實驗結(jié)果也表明,在各種測試中,厚度為12μm的致密層都表現(xiàn)出較高的綜合性能。
致密層的結(jié)構(gòu)對其加工后得
5、到的表面粗糙度有一定影響。非晶硅含量越高,所得致密層拋光后表面粗糙度越低。通過分子動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在200℃時沉積的硅致密層具有最高的非晶硅含量,而其他試驗溫度下制備的硅致密層中非晶硅的含量均低于此值。對致密層表面進(jìn)行拋光后發(fā)現(xiàn),200℃下制備的硅致密層的表面粗糙度值最低。
本文還對由電子束物理氣相沉積法、離子束增強化學(xué)氣相沉積法制備的硅致密層和化學(xué)氣相沉積法制備的碳化硅致密層的性能進(jìn)行了測試,并與由磁控濺射法制備的硅致密層的
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