藍(lán)寶石襯底上SiO-,2-薄膜的制備工藝與性能研究.pdf

1、藍(lán)寶石所具有的一系列優(yōu)異性能,決定了它是目前作為中波紅外窗口與頭罩的最有前途的材料.但是,限于目前的材料制備和加工技術(shù)水平,藍(lán)寶石的高溫強(qiáng)度大幅度下降,紅外透過(guò)率也滿足不了設(shè)計(jì)使用要求.因此在藍(lán)寶石表面鍍制增透保護(hù)涂層就成為滿足其在高速、高溫下應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù).氧化硅(SiO<,2>)膜具有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能,并且與藍(lán)寶石附著良好,非常適合用作提高藍(lán)寶石高溫強(qiáng)度及增透涂層.在國(guó)外,SiO<,2>用作藍(lán)寶石增透保護(hù)涂層的研究已經(jīng)展開(kāi),并取

2、得進(jìn)展;而在國(guó)內(nèi),這方面的研究還未見(jiàn)報(bào)道.該文主要開(kāi)展了藍(lán)寶石襯底上氧化硅增透保護(hù)膜系的設(shè)計(jì)與制備工藝和性能研究,為將氧化硅用作藍(lán)寶石頭罩的增透保護(hù)涂層奠定了基礎(chǔ).主要研究成果如下:利用OPFCAD軟件在藍(lán)寶石襯底上設(shè)計(jì)了SiO<,2>、SiO<,2>/Si等增透保護(hù)膜系,并對(duì)所設(shè)計(jì)的膜系進(jìn)行了結(jié)構(gòu)敏感因子(n,d)及結(jié)構(gòu)偏差分析.設(shè)計(jì)結(jié)果表明,藍(lán)寶石襯底雙面鍍SiO<,2>、SiO<,2>/Si等膜系,在3~5μm波段的平均透過(guò)率大于

3、97％,可滿足導(dǎo)彈頭罩設(shè)計(jì)和使用的要求.在BMS450型磁控濺射鍍膜機(jī)上優(yōu)化出了制備SiO<,2>薄膜的工藝參數(shù)范圍,并揭示了氣體流量、射頻功率、靶基距、襯底溫度、濺射氣壓等參數(shù)對(duì)薄膜沉積速率的影響規(guī)律.利用射頻磁控反應(yīng)濺射法,在藍(lán)寶石試片和半球形頭罩上制備出所設(shè)計(jì)的SiO<,2>和SiO<,2>/Si增透膜系.藍(lán)寶石襯底雙面鍍SiO<,2>膜,在3~5μm波段范圍內(nèi),平均透過(guò)率達(dá)到96.43％,滿足了導(dǎo)彈頭罩的設(shè)計(jì)使用要求.對(duì)所制備的