1 山东科技大学机械电子工程学院, 青岛 266590
2 山东菏泽市曹县科技局, 菏泽 274499
本文构建了Co 质量分数分别为6%、8%、10%和12%的WC-Co/SiC/Diamond金刚石涂层硬质合金界面模型, 利用分子动力学方法模拟了不同沉积温度对其界面结合强度的影响, 从黏附功及键长分布两个方面进行具体分析。黏附功分析结果表明, 与其他三种Co含量界面模型相比, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型在七个沉积温度下所包含的两种界面的黏附功值均为最高值, 并且在不同沉积温度下, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型所包含的WC-6%Co/SiC界面、SiC/Diamond界面的黏附功分别在1 123、1 173 K时最大, 为2.468、5.394 J/m2。键长分布概率分析结果表明, 与其他三种Co含量界面模型相比, 在任一沉积温度下, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型各界面处键长分布范围的最大值较小, 且在1 123 K时在WC-6%Co基体上沉积SiC中间层, 在1 173 K时在SiC中间层上沉积Diamond涂层后, 该界面模型界面处的键长最短, 键能最大, 界面结合性能最好。
金刚石涂层硬质合金 沉积温度 Co含量 界面黏附功 界面结合性能 键长 diamond-coated cemented carbide WC-Co/SiC/Diamond WC-Co/SiC/Diamond deposition temperature Co content interface adhesion work interface bonding property bond length
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室，天津 300308
2 王之江激光创新中心，天津 300308
ZnSe以其优异的光学性能与机械性能，一直是光学零件的首选材料之一。光学窗口、光学透镜等光学零件的制作成本很大程度上取决于光学材料的可加工性，加工成本占制作总成本的50%以上。从微观结构上来看，光学晶体材料的可加工性又与晶粒尺寸相关。文中采用物理气相沉积（PVD）法制备了PVDZnSe红外光学材料，并从沉积温度与原料性能两个方面研究了PVDZnSe制备工艺对其晶粒尺寸和可加工性的影响。研究表明：在920、960、1 000 ℃三个温度条件下，随着沉积温度升高，PVDZnSe材料晶粒呈现增加的趋势，其尺寸范围分别为20~180 μm、300~2000 μm和1 200~2 800 μm。在相同工艺参数条件下，选用粒径分别为2~10 μm、10~20 μm和300~2 000 μm的三种ZnSe原料制备PVDZnSe。随着原料ZnSe晶粒尺寸的增加，所得PVDZnSe的晶粒尺寸显著增大。结果表明，随着晶粒尺寸增加，脆性指数也相应增加，即PVDZnSe可加工性能在逐渐变差。研究还发现，在一定的晶粒尺寸范围内，材料的透过率差别不大，在2~14 μm波长范围内，PVDZnSe材料的平均透过率均能达到70%以上。该研究为PVDZnSe材料在光学零件领域的应用提供了实践经验和有力的技术支撑。
PVDZnSe 晶粒尺寸 沉积温度 原料 PVDZnSe grain size deposition temperature raw material 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210565
1 重庆理工大学理学院，重庆 400054
2 重庆理工大学，绿色能源材料技术与系统重庆市重点实验室，重庆 400054
采用自主设计搭建的雾化辅助化学气相沉积系统设备，开展了Ga2O3薄膜制备及其特性研究工作。通过X射线衍射研究了沉积温度、系统沉积压差对Ga2O3薄膜结晶质量的影响。结果表明，Ga2O3在425~650 ℃温度区间存在物相转换关系。随着沉积温度从425 ℃升高至650 ℃，薄膜结晶分别由非晶态、纯α-Ga2O3结晶状态向α-Ga2O3、β-Ga2O3两相混合结晶状态改变。通过原子力显微镜表征探究了生长温度对Ga2O3薄膜表面形貌的影响，从475 ℃升高至650 ℃时，薄膜表面粗糙度由26.8 nm下降至24.8 nm。同时，高分辨X射线衍射仪测试表明475 ℃、5 Pa压差条件下的α-Ga2O3薄膜样品半峰全宽仅为190.8″，为高度结晶态的单晶α-Ga2O3薄膜材料。
薄膜 雾化辅助化学气相沉积 沉积温度 压差 单晶 半导体 Ga2O3 Ga2O3 thin film atomization-assisted chemical vapor deposition deposition temperature differential pressure single crystal semiconductor
1 成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
通过原子层沉积技术在熔石英玻璃表面制备了同质材料的单层SiO2薄膜, 对光学薄膜的物理化学性质和强激光辐照下的激光诱导损伤性能进行了深入研究。 实验中采用双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)和臭氧(O3)作为反应前驱体, 在熔石英光学元件表面进行了SiO2薄膜的原子层沉积工艺研究, 以不同沉积温度条件制备了一系列膜样品。 首先对原子层沉积特性和薄膜均匀性展开了研究, 发现薄膜生长厚度与沉积循环次数之间符合线性生长规律, 验证了制备薄膜的原子级逐层生长特性, 并且表面沉积膜层的均匀性很好, 其测得膜厚波动不超过2%。 然后针对不同温度条件下沉积的SiO2薄膜, 对其粗糙度及各类光谱特性展开了研究, 对比结果表明: 样品的表面粗糙度在镀膜后有轻微的降低; 薄膜样品在200~1 000 nm范围内具有出色的透过率, 均超过90%并逐渐趋近于93.3%, 且其透射光谱与在裸露熔石英衬底上测得的光谱没有明显差异; 镀膜前后荧光光谱和傅里叶变换红外光谱的差异证实了原子层沉积SiO2膜中点缺陷(非桥键氧、 氧空位、 羟基等)的存在, 这将会影响薄膜耐损伤性能。 最后对衬底和膜样品进行了紫外激光诱导损伤测试, 损伤阈值的变化表明熔石英元件表面沉积薄膜后的激光损伤性能有所降低, 其零概率损伤阈值从31.8 J·cm-2减小到20 J·cm-2左右, 与光谱缺陷情况表征相符合。 薄膜中点缺陷部位会吸收紫外激光能量, 导致局域温度升高, 进而出现激光诱导损伤现象并降低抗激光损伤阈值。 在选定的沉积温度范围内, 较高温度条件下沉积的SiO2薄膜其激光诱导损伤性能更好, 可以控制沉积温度条件使得元件的抗损伤性能更为接近衬底本身, 后续有望通过其他反应参数的优化来获得薄膜抗损伤性能的进一步提升。
原子层沉积 二氧化硅 沉积温度 光学特性 激光诱导损伤 Atomic layer deposition Silicon dioxide Deposition temperature Optical properties Laser-induced damage 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2307
1 中国科学院电工研究所, 中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 洁净能源国家实验室, 大连 116023
利用13.56 MHz的射频等离子体化学气相沉积设备(RF-PECVD)在不同沉积温度(50~400 ℃)下制备了一系列氢化硅氧(SiOx∶H)薄膜材料, 并研究了薄膜材料性能与微结构的变化规律。随着沉积温度的增加, 薄膜内的氧含量(CO)下降, 晶化率(XC)也下降, 折射率(n)上升, 此外, 薄膜的结构因子(R)下降, 氢含量(CH)先上升后下降, 由此在合适的中间温度下可以获得最大的氢含量。通过实验结果分析提出了不同沉积温度下制备硅氧薄膜的内在微结构模型: 低温下沉积的硅氧薄膜是以氢化非晶硅氧(a-SiOx∶H)相为主体并嵌入氢化纳米晶硅(nc-Si∶H)的复合材料, 而在高温下沉积的硅氧薄膜则是以氢化非晶硅(a-Si∶H)相为主体并嵌入越来越少的nc-Si∶H相和a-SiOx∶H相的复合材料。由上可知, 要制备太阳电池通常采用的晶化率XC高、氧含量CO高的氢化纳米晶硅氧(nc-SiOx∶H)材料, 需要采用相对较低的沉积温度。
硅氧薄膜 纳米晶硅氧 等离子体化学气相沉积 沉积温度 晶化率 氧含量 氢含量 silicon oxide film nanocrystalline silicon oxide PECVD deposition temperature crystallinity oxygen content hydrogen content
1 上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093
2 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室，上海 200083
在YSZ（100）衬底上，采用脉冲激光沉积法在500 ℃至700 ℃的不同沉积温度下生长出尖晶石结构的Mn1.56Co0.96Ni0.48O4（MCNO）薄膜.由于沉积温度是制备高质量薄膜的重要因素，因此本文研究了MCNO薄膜结构、电学和磁学性能随沉积温度的变化.通过对X射线衍射图和原子力显微镜图像的分析，发现MCNO薄膜的结晶与沉积温度有很大关系.随着沉积温度的升高，MCNO薄膜的电阻率呈V型变化，其导电过程可以用小极化子跳跃机理来描述.同时，随温度变化的磁化曲线表明所有样品都显示出从铁磁性到顺磁性的转变，且沉积温度为600 ℃的MCNO薄膜具有216 K的高居里温度.以上研究结果表明，在600 ℃沉积的MCNO薄膜具有适用于热敏电阻器件和多功能异质结所需的良好性能.
薄膜技术 脉冲激光沉积 沉积温度 磁学性能 thin film technology pulsed laser deposition deposition temperature magnetic properties
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
利用电子束蒸发在硅基底材料上沉积氟化镱(YbF3)薄膜,并对不同沉积温度所得薄膜进行了研究。研究结果表明,在反可见透红外波段上,沉积温度对于YbF3薄膜的物理和光学特性有较大影响。当沉积温度为150 ℃和180 ℃时,硅基底上的YbF3薄膜的光学性能和可靠性较差;当沉积温度为220 ℃和240 ℃时,硅基底上的YbF3薄膜具有良好的光学性能和可靠性,能适用于不同要求的薄膜产品研制。
氟化镱薄膜 电子束蒸发 反可见透红外波段 硅基底 沉积温度 YbF3 films electron beam evaporation in the opposite visible through infrared silicon substrate deposition temperature
1 长春理工大学 光电工程学院 高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130022
3 南昌大学 国家硅基LED工程技术研究中心, 广西 南昌 330047
研究通过等离子增强原子层沉积(PEALD)在不同沉积温度下生长的AlN温度对其特性的影响。前驱体是NH3和TMA, 在300 ℃、350 ℃和370 ℃沉积温度下分别沉积了200、500、800、1 000、1 500周期的AlN层, 并讨论了AlN薄膜的生长速率、结晶化和表面粗糙度。结果表明, 在300~370 ℃范围内, 随着温度的上升薄膜的沉积速率和结晶化增加, 而薄膜表面粗糙度减小。
氮化铝 等离子增强原子层沉积 生长速率 结晶化 表面粗糙度 沉积温度 Aluminum nitride plasma enhanced atomic layer deposition growth rate crystallization surface roughness deposition temperature 红外与激光工程
2016, 45(4): 0421001
西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
高反膜的抗激光损伤特性严重影响着激光系统中激光器有效输出功率的提高。因此提高高反膜的抗激光损伤特性就成为了关键。在真空箱式镀膜机中采用阻蒸发法制备Ag膜,电子束蒸发的方法制备介质保护膜,采用Lambda950测试其光学特性,在激光损伤测试仪上测试薄膜的损伤阈值。分析沉积温度对单层银膜光学特性和附着力的影响,不同层数的介质保护膜对Ag膜的光学特性和抗激光损伤能力的影响。研究结果表明:沉积温度分别为室温、120 ℃、150 ℃及200 ℃时制备单层银膜,在沉积温度200 ℃下,制备的银膜在1 000~1 400 nm波段的平均反射率达到了99.17%,此时银膜的激光损伤阈值为1.74 J/cm2,在银膜外侧加介质保护膜后其损伤阈值达到了6.874 J/cm2,经激光预处理后,损伤阈值提高到10.83 J/cm2,是单层金属膜损伤阈值的6倍。
金属膜 阻蒸法 沉积温度 损伤阈值 预处理 metal film vapor deposition method deposition temperature damage threshold pretreatment
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
二氧化硅(SiO2)是一种重要的光学薄膜材料，通常采用电子束蒸发辅以离子束轰击的方式沉积，但在某些情况下，不能借用氧离子束的轰击。着重研究了不同沉积温度下无离子源辅助制备的二氧化硅薄膜的光学特性。通过直接在线的光学监控方式，获得薄膜生长过程的透射率曲线，并得到薄膜在真空中的折射率。采用真空在线光谱扫描和大气中离线的光谱扫描，结合光度法拟合得到薄膜折射率。结果表明由于基片温度的变化，二氧化硅薄膜的折射率会随着薄膜的厚度而改变，随着沉积温度的升高而变大，折射率值在1.34~1.41之间。
薄膜 二氧化硅 光学监控 光学特性 沉积温度 光学学报
2014, 34(s2): s231001
