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(xué)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(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)、性能及其在As40Se60硫系玻璃表面的應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橄╂溄Y(jié)構(gòu),將無定形碳膜由類金剛石膜（Diamond-like carbon,DLC）結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。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(xué)研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)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(jié)構(gòu)
        1.2.2 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的力學(xué)性能
        1.2.3 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的光學(xué)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(shè)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(jié)構(gòu)表征
        2.3.2 薄膜力學(xué)性能測試
        2.3.3 薄膜光學(xué)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(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)Ge-C靶沉積的碳化鍺膜成分的影響
    3.6 薄膜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)分析
    3.7 本章小節(jié)
第4章 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的光學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 紅外光學(xué)性能
        4.2.1 光學(xué)常數(shù)測試原理
        4.2.2 甲烷氣體流量對碳膜紅外光學(xué)性能的影響
        4.2.3 濺射功率對碳化鍺膜紅外光學(xué)性能的影響
        4.2.4 Ge含量對碳化鍺膜紅外光學(xué)性能的影響
        4.2.5 靶材種類對碳化鍺膜紅外光學(xué)性能的影響
    4.3 碳膜的可見光光學(xué)性能和光學(xué)帶隙
    4.4 本章小節(jié)
第5章 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的力學(xué)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(jié)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(yīng)力
        5.3.1 薄膜殘余應(yīng)力產(chǎn)生機理
        5.3.2 甲烷氣體流量對碳膜殘余應(yīng)力的影響
        5.3.3 濺射功率對碳化鍺膜殘余應(yīng)力的影響
        5.3.4 熱壓燒結(jié)Ge-C靶沉積碳化鍺膜的殘余應(yīng)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(yīng)用研究
    6.1 引言
    6.2 膜系設(shè)計
    6.3 紅外Ge_(1-x)C_x/C膜的實際應(yīng)用
        6.3.1 在中波紅外波段的應(yīng)用
        6.3.2 在長波紅外波段的應(yīng)用
        6.3.3 高增透紅外防護Ge_(1-x)C_x/C膜的應(yīng)用
    6.4 本章小節(jié)
結(jié)論與展望
    1.結(jié)論
    2.展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間的科研成果及所獲獎勵
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]離子束濺射法制備碳化鍺薄膜的紅外光學(xué)特性和力學(xué)特性（英文）[J]. 孫鵬,胡明,張鋒,季一勤,劉華松,劉丹丹,冷健,楊明,李鈺.  紅外與毫米波學(xué)報. 2016(02)
[2]硫化鋅基底硬質(zhì)紅外保護薄膜技術(shù)研究[J]. 張?zhí)煨?李錢陶,何光宗,熊長新.  光學(xué)與光電技術(shù). 2015(03)
[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(shù)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(xué)報. 2013(03)
[5]用于紅外光學(xué)窗口的多層保護膜[J]. 劉士軍,李錢陶,熊長新,楊長城.  紅外與激光工程. 2013(01)
[6]大面積頭罩上類金剛石薄膜均勻性研究[J]. 付秀華,楊永亮,劉國軍,李琳,潘永剛,Ewan Waddell.  紅外與激光工程. 2013(01)
[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(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)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(xué)學(xué)報. 2010(04)
[10]硫系玻璃在紅外成像系統(tǒng)應(yīng)用進展[J]. 駱守俊,黃富元,詹道教,王猛.  激光與紅外. 2010(01)

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(xué) 2014
[2]磁控共濺射制備無氫碳化鍺薄膜的結(jié)構(gòu)和性能研究[D]. 姜春竹.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[3]紅外薄膜系統(tǒng)的設(shè)計和制備[D]. 王立無.四川大學(xué) 2007

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



本文編號：3630498