發(fā)布時間：2022-02-18 07:57

　　紅外防護增透膜可以有效提高紅外窗口抵抗沙塵、雨水、化學腐蝕等環(huán)境因素侵蝕的能力,延長紅外窗口的使用壽命;能提高紅外窗口的紅外透過率,優(yōu)化紅外熱成像系統(tǒng)的成像效果。而傳統(tǒng)紅外防護增透膜存在沉積溫度高、膜層應力大等問題,限制了該類膜系在不耐高溫、高膨脹硫系玻璃基體表面的應用。論文針對射頻磁控濺射法低溫沉積紅外防護Ge_1-xC_x/C膜的結構、性能及其在As40Se60硫系玻璃表面的應用展開研究工作:1、研究了甲烷氣體流量（0～20 sccm）對無定形碳膜結構和性能的影響規(guī)律。無定型碳膜沉積溫度低于115℃。甲烷分子離化產(chǎn)生的含氫活性離子將C-C sp²團簇中的芳香環(huán)結構轉(zhuǎn)變?yōu)橄╂溄Y構,將無定形碳膜由類金剛石膜（Diamond-like carbon,DLC）結構轉(zhuǎn)變?yōu)楦吆瑲洌?0～50%）類石墨無定形碳膜（Highly hydrogenated graphite-like amorphous carbon,GLCHH）結構。單層GLCHH薄膜可以將As40Se60硫系玻璃基體長波紅外波段（8～12μm）的平均透過率由62.51... 

【文章來源】：中國建筑材料科學研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜概述
        1.2.1 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的結構
        1.2.2 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的力學性能
        1.2.3 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的光學性能
    1.3 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的制備方法
        1.3.1 磁控濺射法
        1.3.2 離子束濺射法
        1.3.3 PECVD法
        1.3.4 End-Hall源法
        1.3.5 脈沖激光沉積法
        1.3.6 磁過濾陰極真空弧法
    1.4 本文的研究目的及主要研究內(nèi)容
第2章 薄膜的制備和性能表征
    2.1 引言
    2.2 薄膜制備
        2.2.1 實驗設備
        2.2.2 工藝參數(shù)
        2.2.3 工藝流程
    2.3 薄膜測試與表征
        2.3.1 薄膜結構表征
        2.3.2 薄膜力學性能測試
        2.3.3 薄膜光學性能測試
    2.4 本章小節(jié)
第3章 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的結構分析
    3.1 引言
    3.2 薄膜沉積溫度
        3.2.1 甲烷氣體流量對碳膜沉積溫度的影響
        3.2.2 濺射功率對碳化鍺膜沉積溫度的影響
        3.2.3 Ge含量對碳化鍺膜沉積溫度的影響
    3.3 薄膜沉積速率和負偏壓
        3.3.1 甲烷氣體流量對碳膜沉積速率和負偏壓的影響
        3.3.2 濺射功率對碳化鍺膜沉積速率和負偏壓的影響
        3.3.3 Ge含量對碳化鍺膜沉積速率和負偏壓的影響
        3.3.4 濺射功率對熱壓燒結Ge-C靶制備的碳化鍺膜沉積速率的影響
    3.4 薄膜橫截面形貌
        3.4.1 甲烷氣體流量對碳膜橫截面形貌的影響
        3.4.2 濺射功率對碳化鍺膜橫截面形貌的影響
        3.4.3 Ge含量對碳化鍺薄膜橫截面形貌的影響
    3.5 薄膜成分
        3.5.1 XPS半定量成分分析
        3.5.2 濺射功率對碳化鍺膜成分的影響
        3.5.3 Ge靶直徑對碳化鍺膜成分的影響
        3.5.4 濺射功率對熱壓燒結Ge-C靶沉積的碳化鍺膜成分的影響
    3.6 薄膜結構轉(zhuǎn)變機制分析
        3.6.1 Raman光譜分析
        3.6.2 XPS光電子譜分析
        3.6.3 XRD結構分析
    3.7 本章小節(jié)
第4章 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的光學性能研究
    4.1 引言
    4.2 紅外光學性能
        4.2.1 光學常數(shù)測試原理
        4.2.2 甲烷氣體流量對碳膜紅外光學性能的影響
        4.2.3 濺射功率對碳化鍺膜紅外光學性能的影響
        4.2.4 Ge含量對碳化鍺膜紅外光學性能的影響
        4.2.5 靶材種類對碳化鍺膜紅外光學性能的影響
    4.3 碳膜的可見光光學性能和光學帶隙
    4.4 本章小節(jié)
第5章 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的力學性能研究
    5.1 引言
    5.2 納米硬度和彈性模量
        5.2.1 硬度和彈性模量
        5.2.2 甲烷氣體流量對碳膜納米硬度和彈性模量的影響
        5.2.3 濺射功率對碳化鍺膜納米硬度和彈性模量的影響
        5.2.4 Ge含量對碳化鍺膜納米硬度和彈性模量的影響
        5.2.5 濺射功率對熱壓燒結Ge-C靶沉積的碳化鍺膜納米硬度和彈性模量的影響
    5.3 殘余應力
        5.3.1 薄膜殘余應力產(chǎn)生機理
        5.3.2 甲烷氣體流量對碳膜殘余應力的影響
        5.3.3 濺射功率對碳化鍺膜殘余應力的影響
        5.3.4 熱壓燒結Ge-C靶沉積碳化鍺膜的殘余應力
    5.4 本章小節(jié)
第6章 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜在As_(40)Se_(60) 硫系玻璃表面的應用研究
    6.1 引言
    6.2 膜系設計
    6.3 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的實際應用
        6.3.1 在中波紅外波段的應用
        6.3.2 在長波紅外波段的應用
        6.3.3 高增透紅外防護Ge_(1-x)C_x/C膜的應用
    6.4 本章小節(jié)
結論與展望
    1.結論
    2.展望
參考文獻
攻讀博士學位期間的科研成果及所獲獎勵
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]ZnS基底沉積類金剛石薄膜研究[J]. 黃光偉,謝啟明,李向東,白楊.  新技術新工藝. 2014(06)
[4]霍爾離子源輔助制備長波紅外碳化鍺增透膜[J]. 王彤彤.  發(fā)光學報. 2013(03)
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[7]射頻功率和襯底溫度對碳化鍺膜中sp3雜化碳原子的影響[J]. 王笑夷,高勁松,陳紅,王彤彤,申振峰,鄭宣鳴.  紅外與激光工程. 2012(08)
[8]硫系玻璃及其在紅外光學系統(tǒng)中的應用[J]. 戴世勛,陳惠廣,李茂忠,姜杰,徐鐵峰,聶秋華.  紅外與激光工程. 2012(04)
[9]硒化鋅基底2～16μm超寬帶硬質(zhì)紅外增透膜的研制[J]. 潘永強,杭凌俠,梁海鋒,田剛.  光學學報. 2010(04)
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博士論文
[1]疊層太陽能電池吸收層Ge1-xCx薄膜的制備與性能[D]. 車興森.西北工業(yè)大學 2014
[2]磁控共濺射制備無氫碳化鍺薄膜的結構和性能研究[D]. 姜春竹.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[3]紅外薄膜系統(tǒng)的設計和制備[D]. 王立無.四川大學 2007

碩士論文
[1]含氮和無氮的碳化鍺薄膜鍵合結構和性質(zhì)研究[D]. 田源.吉林大學 2016



本文編號：3630498