Ge_xC_(1-x)薄膜在红外增透保护膜系设计和制备中的应用

用磁控反应溅射 (RS)法制备出 Gex C1 - x薄膜 ,它的折射率可在 1 .6～ 4.0之间变化 .设计出不同厚度的 Gex C1 - x均匀增透膜系和非均匀增透膜系 ,并在 Zn S基片上制备出 Gex C1 - x均匀增透膜系 .设计结果表明 ,均匀膜系能实现某一波段范围内增透 ,非均匀膜系能实现宽波段增透 ;当厚度增加时 ,均匀增透膜系的透过率曲线变得急剧振荡 ,非均匀膜系的透过率曲线变得更为平滑 ,且向长波段扩展 .实验结果表明 ,在 8～ 1 1 .5 μm波段 ,Zn S基片双面镀 Gex C1 - x均匀增透膜系后平均透过率为 90 .4% ,比未镀膜的 Zn S基片 (平均透过率为 73.9% )净增加 1 6 .5 % .

ZnS头罩增透保护膜系制备

利用计算机对不同运动轨迹下 Zn S头罩外表面膜厚分布进行了模拟 ,优化出头罩的最佳运动轨迹 ,在该轨轨迹下采用射频磁控反应溅射 (RRFS)法进行头罩镀膜 ,能够得到满足使用要求的薄膜厚度均匀性 .实验结果表明 ,头罩外表面薄膜厚度不均匀性小于 10 % ,双面镀膜后 ,8～ 11.5 μm波段平均透过率从 6 9.6 %提高到 87.2 %以上 ,透过率的不均匀性小于 1.2 % ,满足了红外应用中对 Zn S头罩的要求 .

红外增透保护膜系软件设计及应用

根据制备红外增透保护膜系需要 ,编制了一个红外增透保护膜系软件。该软件可以设计、计算多层红外均匀增透保护膜系和非均匀增透保护膜系 ,更有强大多层膜系结构分析功能 ,不仅可以对设计的膜系进行综合评价 ,而且能对制备的膜系结构进行分析。实验结果表明 。

Ge_xC_(1-x)非均匀增透保护膜系的设计和制备

用射频磁控反应溅射法 (RS)制备出 Gex C1-x薄膜 ,其折射率可以在 1 .7～ 4.0之间变化。设计出单层 Gex C1-x非均匀增透保护膜和含有 Gex C1-x非均匀膜的多层增透保护膜系 ,并在 Zn S基片上制备出 Gex C1-x单层非均匀增透保护膜。设计和实验结果表明 ,Zn S衬底上制备的非均匀膜实现了宽波段的增透 ,在 5 0 0 0～ 85 0 cm-1波数范围内 ,平均透过率从 6 7.1 9%提高到 78.70 % ,比未镀膜净增加 1 1 .5 1 %。

ZnS衬底上GeC/GaP增透保护膜系的制备及红外光学性质

把GeC／GaP双层膜用作ZnS衬底的长波红外（8～11．5μm波段）增透保护膜系。采用射频磁控溅射法，以高纯Ar为工作气体、单晶GaP圆片为靶制备了GaP薄膜；用射频磁控反应溅射法在高纯Ar和CH4的混合气体中，以单晶Ge圆片为靶制备了GeC薄膜。分别用柯西（Cauchy）公式和乌尔巴赫（Urbach）公式表示折射率和吸收系数，对薄膜的红外透射率曲线进行最小二乘法拟合，得到了它们的厚度及折射率、吸收系数等光学常数。GaP膜的折射率与块体材料的相近，在波长10μm处约为2．9；GeC膜的折射率较小，在波长10μm处约为1．78。用所得到的薄膜折射率，通过计算机膜系自动设计软件在ZnS衬底上设计并制备出了GeC／GaP双层增透保护膜系，当GaP膜厚较大时，由于吸收增大膜系增透效果较差；当GaP膜厚较小时，膜系有较好的增透效果。

GaP薄膜的制备与性能研究

利用磁控溅射法成功地制备出 Ga P薄膜 ,并对 Ga P薄膜的沉积速率、成分、结构及红外光学性能进行了研究。结果表明 ,沉积薄膜中 Ga与 P的原子比接近 1∶ 1,形成了 Ga P化合物 ,呈非晶态结构。设计并制备出 Ga P/ DL C复合膜系 ,结果表明该膜系在 8～ 11.5 μm波段对 Zn S衬底具有明显的增透效果。制备的 Ga P薄膜的硬度明显高于 Zn S衬底的硬度 ,且与 Zn S衬底结合牢固 。

射频磁控溅射GaP薄膜的光学性能

采用射频磁控溅射方法在ZnS衬底上制备了不同工艺参数下的GaP薄膜 ,并通过FTIR分析了工艺参数对GaP薄膜红外透过率的影响规律。利用优化后的工艺参数成功地制备了厚为 10 .5 μm的GaP膜 ,根据膜系设计结果制备了DLC/GaP膜系。实验表明 ,GaP厚膜与基体结合性能较好 ,光学性能亦有所改善 ;DLC/GaP膜系的红外增透效果良好 ,在 8～ 11.5 μm波段平均透过率净增 5 .6 9% ,足以满足 8～ 11.5 μm增透要求。