微波PCVD法大尺寸透明自支撑金刚石膜的制备及红外透过率(英文)

采用微波PCVD方法制备出直径50mm膜厚300μm的大尺寸透明自支撑金刚石膜。在甲烷体积分数2%的条件下制备的透明自支撑金刚石膜经过两面抛光后在500cm-1~4000cm-1红外波段范围内红外透过率达到70%,但是其生长速率只有1μm/h^2μm/h。在体积分数4%甲烷浓度下制备的自支撑透明金刚石膜,其生长速率达到7μm/h^8μm/h,经过两面抛光之后膜厚为260μm的金刚石膜的在500cm-1~4000cm-1红外波段范围内红外透过率达到60%左右,而且膜中心和边缘区的红外透过率基本相同。这些结果为大尺寸金刚石厚膜在红外窗口上的实际应用奠定了基础。

金刚石自支撑膜的高温红外透过性能

由于金刚石具有低吸收和优异的力学与导热性能使其成为长波(8~12μm)红外光学窗口材料的重要选择。对于许多极端条件的应用,化学气相沉积(CVD)金刚石自支撑膜的高温光学性质至关重要。应用直流电弧等离子喷射法制备光学级金刚石自支撑膜进行变化温度的红外光学透过性能研究,采用光学显微镜、X射线衍射、激光拉曼和傅里叶变换红外-拉曼光谱仪检测CVD金刚石膜的表面形貌、结构特征和红外光学性能。结果表明:在27℃时金刚石膜长波红外8~12μm之间的平均透过率达到65.95%,在500℃时8~12μm处的平均透过率为52.5%。透过率下降可分为3个阶段。对应于透过率随温度的下降,金刚石膜的吸收系数随温度的升高而增加。金刚石自支撑膜表面状态的变化,对金刚石膜光学性能的影响显著大于内部结构的影响。

烟幕激光和红外透过率对应关系研究

分析了烟幕激光透过率与红外透过率的对应关系,提出了利用相邻波段红外透过率推算同样光学路径激光透过率的多项式拟合方法,开展了实验研究.结果表明:特定波长的激光透过率与相应红外波段透过率利用二项式拟合,其透过率计算误差在3%以内.

TeO_2-ZnCl_2-BaO-NaF玻璃系统的结构及中红外透过特性的研究

制备了一种新型的氧卤碲酸盐玻璃:(80-x)TeO2-15ZnCl2-xBaO-5NaF(x=30、20、10、0mol％),对玻璃的机械强度、热稳定性、拉曼光谱、紫外吸收光谱、红外透过光谱等特性进行了研究．通过拉曼光谱分析研究了玻璃组分含量的变化对玻璃结构和红外透过性能的影响．结果表明,随着BaO含量的增加,玻璃在红外波段透过率显著增加,并且红外透过截止波长向长波方向移动,本文对这一实验结果进行了机理性的研究探讨．同时,通过在熔制过程中通入高纯O2,以及引入适量的卤化物有效地除去玻璃中的[OH]基团,使玻璃的红外透过性能得到进一步的提高．这种新型的氧卤碲酸盐玻璃在中红外区域有较高的透过(≥80％),中红外波段透过截止波长达6．5μm,是一种红外透过性能优良的光学玻璃材料．

LiF对镁铝尖晶石透明陶瓷红外透过率的影响

以溶胶-凝胶法制备镁铝尖晶石（以下简称＂尖晶石＂）粉末,掺入0~2.5wt%的LiF,经球磨后,测试混合粉末的物相组成.采用热压（HP;32 MPa/1550℃）及热压结合热等静压（HP/HIP;热等静压工艺条件为150 MPa/1700℃）工艺制备出尖晶石透明陶瓷.分析测试了掺入不同LiF的尖晶石陶瓷的结构和红外透过率,采用感应耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma,或ICP）方法测定了LiF掺杂后的粉料和透明陶瓷中的Li离子含量.实验显示,LiF的加入促进了尖晶石晶粒长大和气孔的排除,并促进了尖晶石陶瓷烧结的致密化进程.添加1.0wt%~1.5wt%LiF的尖晶石透明陶瓷具有最高的红外透过率.LiF在尖晶石陶瓷中形成残余物质,添加过量的LiF对尖晶石陶瓷的光学性能会产生不利影响.

AlF_3基氟磷酸盐玻璃的析晶动力学及其红外透过性能

以 10MgF2 ·2 0CaF2 ·BaF2 ·10SrF2 ·15YF3·35AlF3氟铝酸盐玻璃为基玻璃 ,用Ba(PO3) 2 替代等摩尔含量的BaF2 ,以改善玻璃的抗失透能力。用差热分析方法研究了Ba(PO3) 2 含量对氟铝酸盐玻璃热性能和析晶动力学的影响。结果表明 :Ba(PO3) 2 含量增加使玻璃转变温度Tg和析晶温度Tx 升高 ,熔化温度降低 ,成玻璃能力增加。在玻璃中加入摩尔分数 (下同 )为 2 %的Ba(PO3) 2 即可获得无析晶的 8mm厚玻璃。另外 ,还给出了含 2 %Ba(PO3) 2 玻璃的透过光谱 ,玻璃的红外透过范围可达 4μm ,该玻璃具有较好的成玻璃性能 ,并有较宽的红外透过范围和高的透过率 。

根据红外透过率推断CdZnTe晶片的性能

采用傅里叶变换红外光谱仪测试了性能各异的多个CdZnTe晶片的红外透过率 .研究表明 ,红外透过率的大小可以定性反映CdZnTe晶片的性能 :红外透过率越高的晶片 ,其成分偏离越小 ,位错密度越低 ,电阻率越高 .根据红外透过率大小随着波数的变化 ,红外透过率图谱可以分为 4种 ,每一种图谱对应着具有不同性能的CdZnTe晶片 .从晶片对红外光的吸收机理出发 ,对实验结果进行了初步分析 .

SiO_2薄膜对蓝宝石红外透过性能的改善

采用射频磁控反应溅射法在蓝宝石衬底上制备了SiO2薄膜,测试了镀膜前后蓝宝石试样的红外透过率,测试并分析了镀膜与未镀膜蓝宝石试样在高温及雨蚀后的红外透过性能．结果表明,蓝宝石衬底上镀SiO2膜后红外透过率明显提高;在高温下,SiO2薄膜依然具有很好的增透作用,镀膜蓝宝石试样的平均透过率明显高于未镀膜蓝宝石试样的平均透过率;雨蚀测试后,镀膜蓝宝石试样的平均透过率损失很小,镀膜蓝宝石的红外透过率明显高于未镀膜蓝宝石的红外透过率。

通过退火研究ZnGeP_2晶体中点缺陷与红外透过率的关系

以富P2‰配比合成的ZnGeP2多晶为原料,用改进的Bridgman法生长出外观完整的单晶体。霍尔效应和I-V曲线表明,生长的ZnGeP2晶体属于p型半导体,电阻率为7.5×106Ω.cm。经定向切割后,得到10mm×10mm×2mm的ZnGeP2晶片,分别置于高纯红磷和ZnGeP2同成分粉末的氛围,在550℃进行退火处理。结果表明,P气氛中退火,晶片红外透过率的提高不明显;而在ZnGeP2粉末包裹氛围中退火,晶片的红外透过率在短波范围内得到了有效提高,在2～10μm波段则提高到近60%左右,说明VZ-n对该条件下生长的ZnGeP2单晶红外透过率影响较大,而V0P的影响较小。

CdZnTe晶片的红外透过率研究

测试了多个性能各异的Cd0.9Zn0.1Te晶片的红外透过率。研究表明,红外透过率与晶片的性能有着密切的联系,即红外透过率的大小及红外透过率图谱的形状可反映晶片的成分分布、位错密度以及杂质含量的情况。从晶片对红外光的吸收机理出发,对这些联系进行了详细的分析。

对影响碲锌镉晶片红外透过率因素的研究

文章主要通过扫描电镜、红外傅立叶光谱仪、红外显微镜、X光回摆曲线和形貌像的分析手段结合磨抛、腐蚀的工艺对影响碲锌镉红外透过率的因素及其程度进行了分析研究。

基于蓝宝石基底转移石墨烯的中波红外透过光谱分析

利用常压化学气相沉积（CVD）法制备大面积单层石墨烯，并分别转移一层和三层至蓝宝石基底表面。采用共焦拉曼光谱仪对样片表面多点进行测量，以表征不同位置转移石墨烯的层数、缺陷与连续性。考虑石墨烯在红外波段的自由载流子吸收和泡利阻塞效应，计算得到光电导率随波长变化的曲线。利用傅里叶变换红外光谱仪对石墨烯样品中波红外（3～5μm）透过率进行了测试，结果表明其在中波红外存在明显的泡利阻塞效应。实测的单层石墨烯中波红外相对透过率为98．5％，明显高于可见区域。三层石墨烯的相对透过率也与仿真结果相仿。由此可见，石墨烯将有望弥补ITO在中波红外透明窗口电磁屏蔽应用方面的不足。

红外透过的含钍氟化物玻璃

研究了ZrF_4-BaF_2-ThF_4系玻璃的形成和性质,用实验方法确定了玻璃的形成范围。新制得了一系列四元玻璃ZrF_4-BaF_2-ThF_4-MF_x(x=1,2,3;M=Li,Na,Ca,Sr,Zn,Cd,Pb,Al,Y,La,Gd)。测定了这些玻璃的紫外光谱、可见光谱和红外光谱、特征温度、折射率和比重。

由红外透过谱确定金刚石膜的光学常数及相关因素

结合金刚石膜的具体情况 ,考虑到色散效应、膜的微结构、表面粗糙度及样品中自由载流子和C -H的吸收等多种因素对红外透过谱的影响 ,在无吸收单层膜透过率模型的基础上进行了修正 ,给出了自支撑金刚石薄膜透过率的数学模型。并对不同制备方法和工艺参数下沉积的金刚石膜的红外透过谱用Levenberg -Marquardt算法进行非线性最小二乘拟合 ,从而确定出样品的红外光学常数和其它影响透过率的因素。

Cd_(1-x)Mn_xTe晶体衬底的红外透过性能

研究了生长态和退火后Cd1-xMnxTe晶片的吸收边和红外透过性能.Cd1-xMnxTe晶体采用垂直Bridgman法生长,获得面积为30 mm×40 mm的(111)面Cd1-xMnxTe单晶片;晶片在Cd气氛下退火.近红外光谱表明,吸收边的截止波长反映晶片的Mn含量范围为0.1887≤x≤0.2039,其中轴向成分波动差值约为0.0152,径向成分波动差值约为0.0013;x=0.2的Cd1-xMnxTe晶体吸收边的吸收系数变化范围为2.5～55 cm-1;退火后,晶体的吸收边位置没有变化,表明晶片中Mn含量未受到退火的影响.傅里叶变换红外透射光谱表明,晶片在红外光波数为4000～500 cm-1范围的红外透过率为45%～55%;退火后,晶片的红外透过率提高到61%以上,接近理论值65%.

类金刚石薄膜的高红外透过率研究

类金刚石薄膜最主要应用在光学领域,尤其在红外领域,它非常适合于作红外窗口材料的增透兼保护膜。本文采用电容耦合射频外加直流设备,裂解碳氢化合物产生等离子体,进行离子增强化学气相沉积,制备类金刚石薄膜。采用平板式电极,衬底样品放在阴极极板上。

高红外透过性UHMWPE/锦纶复合微孔织物的制备

将超高相对分子质量聚乙烯(ultrahigh relative molecular weight polyethylene,UHMWPE)溶解后与锦纶6网格布热压复合,采用热致相分离法制得UHMWPE/锦纶复合微孔织物。研究了UHMWPE相对分子质量和质量分数对复合织物厚度、水通量、透气率和水蒸气透过率的影响,并研究了复合织物对紫外光、可见光及红外光的透过性能,计算了复合织物对人体发射红外波段范围内的红外透过率。研究结果表明,采用UHMWPE相对分子质量为100万或400万,质量分数为5%~10%时,其与锦纶6网格布复合形成的微孔织物在波长7~14μm内的加权平均红外透过率达95%以上,且均具有较好的透气性、透湿性和满足服用织物需要的力学性能,同时,该复合织物对紫外光和可见光均有较好的遮蔽性能,可用作凉爽织物。

高熔融指数聚乙烯母粒的制备及其红外透射熔喷材料的可纺性

针对现有的聚乙烯(PE)原料熔体流动性能差、熔融指数低、熔喷成纤困难等问题,以纺丝级线性低密度PE为原料,采用低分子质量聚乙烯蜡(PEW)增塑和催化断链降解协同法,制备了多系列熔喷用高熔融指数聚乙烯(HMI-PE)母粒,分别对其熔体的流变性能、分子质量及其分布、结晶性能、热稳定性进行了研究,并进一步制备了PE熔喷材料(PE-MBs),对PE-MBs的表观形貌、力学性能、红外透射性能进行了表征和分析。研究结果表明:随着PEW质量分数的增加,HMI-PE的分子质量下降、熔融指数不断增大,呈现典型的剪切变稀行为,但HMI-PE母粒热稳定性无明显影响。当PEW质量分数大于30%时,HMI-PE母粒的可达200 g/(10 min)以上(230℃),呈现良好的熔喷可纺性和力学性能。PE-MBs的红外透过率超过92%,具有优异的中红外透过性能。

铝酸钙玻璃中羟基对红外透过性能的影响

采用不同熔化方法制备了铝酸钙红外玻璃并考察了其红外透过性能。研究了结构中的羟基对玻璃红外透过性能的影响。通过红外光谱和固体核磁共振技术对玻璃中羟基的结构特征、氢键结合状态以及红外吸收情况进行了研究和探讨。结果表明:羟基会引起铝酸钙玻璃在近红外2.9μm左右的宽带吸收,这是由于玻璃中羟基结构形式的多样化所造成的;在玻璃结构中,羟基与氢键结合会造成振动频率下降,红外吸收峰向长波移动,羟基氢键结合强度越大,长波移动越严重,羟基与氢键结合形式越多,羟基的红外吸收范围越宽;在铝酸钙红外玻璃中主要存在3种羟基存在形式:孤立羟基基团、邻近的羟基对和带有氢键的单个羟基。不同制备方法获得的玻璃结构中羟基存在形式基本相同。

二氧化碳对MPCVD金刚石光学膜结构及红外透过率的影响

以P型(100)取向的单晶硅片为衬底,采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,通过在反应气源中添加不同比例的CO2制备光学级金刚石膜。通过Raman光谱、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征金刚石膜的结晶质量、晶粒取向和表面形貌。结果表明:增加反应气源中CO2/CH4流量比,在不改变金刚石膜物相纯度的情况下,有利于提高金刚石薄膜的结晶质量;适量的CO2/CH4流量比有利于获得晶粒形貌规则、完整且尺寸均匀的高[111]取向的金刚石膜。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)(红外光透过率)测试发现晶界密度小、晶粒尺寸均匀、形貌规则且表面平整的自支撑金刚石膜具有更高的红外(IR)透过率,表明在反应气源中适量地引入CO2有利于提高金刚石膜的光学性能,这可能与CO2引入后产生的含氧基团能抑制非金刚石相,促进取向金刚石相的生长有关;在微波功率6 k W、气压13 k Pa、基片温度850℃、CH4流量为15 ml·min-1(标准状况)的条件下,CO2/CH4流量比为0.45时可制备出具有高质量和高红外透过率的金刚石光学膜。