藍寶石表面納米結構的離子束輻照制備研究.pdf

1、藍寶石晶體化學性質穩(wěn)定，主要成分是氧化鋁，其能夠耐高溫、抗磨損，具有極高的硬度和機械強度，其透射波段寬，覆蓋紫外、可見、紅外到微波波段?？蓮V泛應用于耐高溫高壓器件、光學系統(tǒng)、特種窗口、耐磨損器件、紅外制導、導彈整流罩等軍事、民用、科研等高科技領域。但是藍寶石硬度很高，僅次于金剛石，其莫氏硬度達到9.3，現(xiàn)有的加工方法很難滿足對藍寶石的應用需求。而低能離子束刻蝕技術作為一種新型的光學制造技術，具有刻蝕方向性好、分辨率高、加工性靈活和重復性

2、好等優(yōu)點，滿足藍寶石元件的加工要求。因此，本文開展了藍寶石表面納米結構的離子束輻照制備研究。
　　本文采用微波回旋共振離子源，研究了Ar離子束在不同離子束能量、束流密度、入射角度、作用時間以及樣片是否旋轉的情況下，對藍寶石表面的刻蝕效果;結合低能離子束刻蝕技術的理論基礎，分析了不同離子束參數(shù)對刻蝕后藍寶石表面形貌、納米結構高度、粗糙度等影響規(guī)律，所取得的主要研究成果是:
　　1)進行制備藍寶石表面納米結構不旋轉時的影響因素研

3、究實驗。利用單因素實驗法進行實驗，獲得了條紋狀的納米結構。研究發(fā)現(xiàn):在樣片不旋轉的情況下，當離子束入射角度為55°～75°、離子束能量為1400eV～1800eV、離子束束流為35mA～50mA、刻蝕時間在30～90min時，可以得到條紋狀的納米結構。其納米結構的高度分別隨離子束能量、離子束束流密度的增大而增加，有序性隨刻蝕時間的增加而上升;
　　2)進行制備藍寶石表面納米結構不旋轉時的影響因素研究實驗。利用單因素實驗法進行實驗，

4、獲得了點狀的納米結構。研究發(fā)現(xiàn):在樣片旋轉的情況下，當離子束入射角度為55°～70°、離子束能量為1400eV～1800eV、離子束束流為35mA～55mA、刻蝕時間在30～90min時，可以得到點狀的微納米結構。納米結構高度分別隨離子束能量、離子束束流密度的增大而增加，有序性隨刻蝕時間的增加而上升;
　　3)在樣片不旋轉的情況下，進行尋優(yōu)實驗，利用四因素三水平正交實驗，分析獲得了各因素對藍寶石表面結構的影響主次為:離子束入射角度