ZnS遠紅外窗口增透保護膜的設計與制備研究.pdf

1、在遠紅波段處（8~12μm），ZnS是理想的窗口材料，具有優(yōu)異的光學性質(zhì)，在日常生活和軍事應用當中發(fā)揮著重要作用。但ZnS的理論透過率低、硬度差，難以滿足應用要求。特別是應用于飛行器窗口時，由于飛行器高速飛行導致高溫、高壓、強撞擊，ZnS的透過性能急劇下降。為了滿足應用要求，需要在ZnS表面鍍制增透保護膜系。Y2O3和SiO2有很強的硬度，并且透射性能良好，可以作為ZnS表面的增透保護膜層。
　　本文采用FtgSottware公司

2、的filmstar軟件進行模擬。模擬結(jié)果表明，在ZnS襯底上鍍制cSiO2/bY2O3/ZnS復合膜系后，在8~12μm處，理論透過率可達98.373％，如鍍制cSiO2/bY2O3/aSiO2/ZnS膜系理論透過率可達99.99450％，比沒有經(jīng)過鍍膜的ZnS材料透過率提高22.752％。能夠滿足生活和軍事上的應用要求。
　　本實驗對ZnS襯底進行拋光，依據(jù)正交試驗表設定實驗參數(shù)，采用射頻磁控濺射的方法生長膜層，并分析了不同實驗

3、參數(shù)對膜層沉積速率、結(jié)晶情況和形貌的影響，并成功的在ZnS襯底上鍍制雙面增透保護膜，取得了預期效果。
　　實驗結(jié)果分別由臺階儀、X射線衍射儀（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）、X射線光電子譜（XPS）、傅里葉紅外光譜儀和小負荷維氏硬度儀進行測試表征。XRD測試結(jié)果表明SiO2為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，在800℃退火后沒有明顯的結(jié)晶情況。Y2O3為多晶態(tài)結(jié)構(gòu)，存在立方晶系結(jié)構(gòu)和單斜晶系結(jié)構(gòu)，在800℃退火后單斜晶系結(jié)構(gòu)

4、消失，結(jié)晶情況明顯增強。XPS測試結(jié)果表明，射頻磁控濺射可以在ZnS上生長出高質(zhì)量的SiO2、 Y2O3薄膜。SEM和AFM測試結(jié)果表明在基底上生長的SiO2，Y2O3薄膜表面平整光滑，沒有開裂脫落現(xiàn)象。通過對沉積速率的計算，可以精確控制膜層厚度。
　　本實驗鍍制的cSiO2/bY2O3/aSiO2/ZnS/aSiO2/bY2O3/cSiO2雙面膜系結(jié)構(gòu)透過率和硬度都有顯著的提高，最大透過率為83％，比未經(jīng)鍍膜的提高了14％，最強