中紅外光學薄膜機械性能研究.pdf

1、在現(xiàn)代科學技術中，中紅外光學簿膜應用越來越廣泛，但其機械性能卻不令人滿意，主要原因是膜層存在較大的應力、膜層間的應力不匹配和附著力不好。影響薄膜應力和附著力的因素有薄膜的沉積方式、沉積的工藝條件以及沉積后的處理等等。 本文以改善中紅外光學薄膜應力和附著力為目的，初步開展了中紅外光學薄膜機械性能研究。主要內(nèi)容包括： (1)，討論了薄膜應力的形成原因及薄臘應力的類型，對常用的幾種中紅外薄膜的熱應力進行了分析計算，探討了薄膜內(nèi)

2、應力形成的一些機理，對單層和多層膜殘余應力的計算進行了討論，同時總結(jié)了薄膜應力測量方面的內(nèi)容。 (2)．討淪了光學薄膜附著類型、附著機理、附著力測量方法、影響薄膜附著力的工藝因素以及改善附著力的方法。 (3)．研究了在不同工藝條件下，各利中紅外薄膜材料的單層膜的光學特性。利用基片和膜層的透過率，采用包絡線法計算得到了各種薄膜的折射率及其厚度。 (4)．研究了在不同工藝條件下，沉積在石英、Si和K<,9>基片上

3、的各種中紅外薄膜材料的單層膜和多層膜的機械特性，主要研究了其應力和附著力方面的特性。 (5)．通過測量鍍膜前后基片面形的改變量計算薄膜中應力的方法，利用Vecco干涉儀，首次在國內(nèi)測量了YbF<,3>、BaF<,2>、PbF<,2>、YF3、Ybc、HfF<,4>、Zrl<,4>、ZnS 利ZnSe等紅外薄膜材料的應力。氟化物薄膜表現(xiàn)出較大的張應力，從幾十 Mpa到兒百MPa，但是BaI<,2>例外，BaF<,2>薄膜的應力比

4、較小，只有幾MPa。 ZNS簿膜為壓應力，大約在200MP左右，ZnSe薄膜的應力比較復雜，有時候為張應力，有時候為壓應力。 (6)．研究了ZnS／YbF<,3>和ZnSe／YbF<,3>應力的匹配，利用單層膜的應力結(jié)果來計算多層膜的應力時，對于ZnS／YbF<,3>多層膜，計算值和測量值在30％的范圍內(nèi)相吻合，但是ZnSe／YbF<,3>多層膜則不吻合。 (7)．采用直接拉離法，利用附著力測量儀，首次在國內(nèi)定量測量