氮氧化铪薄膜力学与光学特性研究
氮氧化铪薄膜透射率高,带隙宽,机械性能好,是一种较好的窗口保护薄膜。采用离子束辅助反应蒸发的方法沉积具有高透射率的多光谱氮氧化铪薄膜,通过控制沉积速率改变膜层中N、O 化学计量比,研究氮氧化铪中N、O 化学计量比不同对薄膜力学和光学性能的影响规律。随着沉积速率从0.8 减小到0.05 nm/s,氮含量增高,薄膜的硬度从7.29 增大到10.67 GPa,氮氧化铪薄膜的折射率从1.95 降低到1.80,而消光系数从1 × 10 -3 增大到8 × 10 -3,禁带宽度从5.62 减小到5.5eV。
红外窗户原料不仅要须要具备有高的红外穿透率、低吸纳弹性系数等质量顺畅基本特征外,还须要具备有高的自动化机械密度、耐磨性能方面方面损、抗风等级沙雨蚀、抗化工金属腐蚀等性能方面方面,且在气温、低温环境及扩散的功效等不同的严格具体条件下,其光学玻璃和力学化工性能方面方面安全性顺畅。目前使用的ZnS 红外光学材料,不能同时具有所需的光学、热学性能和机械性能。氧化铪密度9.68 g /cm3,熔点2758℃,作为金属氧化物,其原子结合以离子键为主,原子间有较强的结合力。此外,氧化铪有较大的能带带隙( 5.68 eV) ,故而薄膜从可见光到红外光波段( 0.2 ~ 12 μm) 都有较高的透过率,而铪的氮氧化物具有更高的硬度,同时在中波红外和长波红外具有较高的透射率。在ZnS 基片上镀制氮氧化铪薄膜是解决红外光学系统窗口材料问题的可行办法,这种膜层除具有红外透明、吸收系数小等优良的光学性能外,还应能抗热冲击、耐高温,与衬底附着良好。氮氧化铪薄膜作为多元化合物,讨论N、O 不同化学计量比对其力学和光学性能影响就具有重要意义。
1、实验
阴阳铁正离子束手游辅助化学发应新技术是在气相色谱仪色谱沉淀镀晶的还,进行载能阴阳铁正离子轰击溥膜和珍珠棉外表面,将其过飞机安检的能量是什么经过轰击时转让给溥膜和珍珠棉电子层,还阴阳铁正离子与气相色谱仪色谱沉淀的电子层、阴阳铁正离子形成化学发应,转为溥膜和珍珠棉。在美国DENTON 公司引进的全自动离子辅助光学镀膜机上进行氮氧化铪薄膜的镀制工作。采用电子枪蒸发、离子束辅助反应的方法镀制,基底用的是化学气相沉积(CVD) ZnS 基片,如图1 所示。实验步骤为:首先清洗基底,先后用纯度为99. 9% 的丙酮和无水乙醇超声波各清洗15 min,用专用清洁纸擦干后装入真空室;用机械泵和扩散泵将真空度抽至2 × 10 -2 Pa 后,将真空室加热到150℃,保持30min,使真空室内壁上的气体尽量放出来,以提高沉积时的真空度。待本底真空度达到3 × 10 -3 Pa,开始离子源清洗。用离子源轰击基底10 min,其中在轰击时离子源的能量控制在60 ~ 90 eV。

3、结论
采用离子束辅助反应沉积的方法,通过控制氧化铪的沉积速率调整氮氧化铪薄膜中N、O 比例,得到不同N、O 化学计量比的氮氧化铪薄膜,并讨论其力学和光学特性。随着沉积速率从0.8 减小到0.05 nm/s,氮含量增高,薄膜的硬度增大,从7.29增大到10.63 GPa。随着沉积速率越小,薄膜中的氮含量越高,氮氧化铪薄膜的折射率越小,消光系数越大,沉积速率从0.8 减小到0.05 nm/s,折射率从1.95 降低到1.80,而消光系数从1 × 10 -3 增大到8× 10 -3,禁带宽度从5.62 减小到5.5 eV。










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