中红外光学薄膜机械性能研究

摘要

在现代科学技术中，中红外光学簿膜应用越来越广泛，但其机械性能却不令人满意，主要原因是膜层存在较大的应力、膜层间的应力不匹配和附着力不好。影响薄膜应力和附着力的因素有薄膜的沉积方式、沉积的工艺条件以及沉积后的处理等等。 本文以改善中红外光学薄膜应力和附着力为目的，初步开展了中红外光学薄膜机械性能研究。主要内容包括： (1)，讨论了薄膜应力的形成原因及薄腊应力的类型，对常用的几种中红外薄膜的热应力进行了分析计算，探讨了薄膜内应力形成的一些机理，对单层和多层膜残余应力的计算进行了讨论，同时总结了薄膜应力测量方面的内容。 (2)．讨沦了光学薄膜附着类型、附着机理、附着力测量方法、影响薄膜附着力的工艺因素以及改善附着力的方法。 (3)．研究了在不同工艺条件下，各利中红外薄膜材料的单层膜的光学特性。利用基片和膜层的透过率，采用包络线法计算得到了各种薄膜的折射率及其厚度。 (4)．研究了在不同工艺条件下，沉积在石英、Si和K<,9>基片上的各种中红外薄膜材料的单层膜和多层膜的机械特性，主要研究了其应力和附着力方面的特性。 (5)．通过测量镀膜前后基片面形的改变量计算薄膜中应力的方法，利用Vecco干涉仪，首次在国内测量了YbF<,3>、BaF<,2>、PbF<,2>、YF3、Ybc、HfF<,4>、Zrl<,4>、ZnS 利ZnSe等红外薄膜材料的应力。氟化物薄膜表现出较大的张应力，从几十 Mpa到儿百MPa，但是BaI<,2>例外，BaF<,2>薄膜的应力比较小，只有几MPa。 ZNS簿膜为压应力，大约在200MP左右，ZnSe薄膜的应力比较复杂，有时候为张应力，有时候为压应力。 (6)．研究了ZnS／YbF<,3>和ZnSe／YbF<,3>应力的匹配，利用单层膜的应力结果来计算多层膜的应力时，对于ZnS／YbF<,3>多层膜，计算值和测量值在30％的范围内相吻合，但是ZnSe／YbF<,3>多层膜则不吻合。 (7)．采用直接拉离法，利用附着力测量仪，首次在国内定量测量出了薄膜的附着力。

目录

文摘

英文文摘

本人申明及关于学位论文使用授权的声明

第一章前言

第二章光学薄膜应力

第三章光学薄膜附着力

第四章红外光学薄膜材料的光学特性

第五章中红外光学薄膜的机械特性

第六章结束语

参考文献

攻读硕士学位期间以第一作者发表的论文和会议报告

致谢