CVDZnS的热等静压工艺及性能研究

摘要

CVDZnS作为一种Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,是当前非常重要的红外窗口和头罩材料,它不仅具有优秀的光学性能同时还具有较好的力学性能。而且经过热等静压处理后的多光谱ZnS,透过波段宽(从可见光到远红外),满足复合制导的需求。然而要想制备具有良好光学和力学性能的多光谱ZnS,就必须制定合适的热等静压工艺。
　　 本文采用L9(33)正交表设计了多光谱ZnS的制备试验。研究了热等静压工艺条件下温度、压力和时间三个工艺参数的变化对多光谱ZnS的光学性能和力学性能的影响,同时对比了原生CVDZnS和多光谱ZnS光学性能和力学性能的不同,初步探讨了热等静压过程造成CVDZnS光学和力学性能变化的缘由。采用紫外分光光度计和红外光谱仪对不同条件下制备的多光谱ZnS和原生ZnS光学透过率进行了测量;测试了不同条件下制备的多光谱ZnS的抗弯强度;根据透射电子显微镜、X射线衍射和金相分析等分析手段研究了原生及多光谱ZnS显微结构的不同。
　　 通过上述的研究,结果表明:材料经过热等静压实验后,晶粒尺寸长大,由原来的10μm以下长大到了50～100μm之间;结晶取向由混乱变成一致;原来存在的非化学配比、杂质、晶界夹杂和缺陷等也被极大程度的减少了,光学性能得到了很大的提高,特别是可见光波段(0.6μm处)的透过率,提高了2.4倍。同时,抗弯强度降低了25％～40％。
　　 热等静压处理效果跟外界施加在ZnS上的总能量有关,想消除或极大程度的减少原生ZnS材料内的散射中心和缺陷,对施加的总能量有一定的要求。只有当外界施加的能量达到或者超过这个总能量时,才能得到理想的产品。
　　 在实验选定的温度、时间和压力的参数范围内,时间是热等静压工艺参数中对提高ZnS材料透过率性能影响最显著的因素。综合考虑材料的光学和力学性能,最优的热等静压工艺条件为:1000℃、150MPa、90h.

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 论文研究背景

1.2 研究的目的与意义

1.3 文献综述

1.3.1 红外光学材料在现代军事领域中的重要作用

1.3.2 红外光学系统对材料的要求

1.3.3 红外光学材料的分类

1.3.4 ZnS的性质及制备方法

1.3.5 国内外发展状

1.4 CVD ZnS研究目前存在的主要问题

1.5 本论文的研究内容

第2章 实验

2.1 多光谱ZnS样品制备的工艺流程

2.2 原生ZnS样品制备

2.3 多光谱ZnS的制备

2.4 正交试验

第3章 多光谱ZnS光学性能的测试分析

3.1 光学性能测试

3.2 实验结果分析与讨论

3.2.1 热等静压工艺参数对多光谱ZnS光学透过率的影响

小结

第4章 多光谱ZnS显微结构和力学性能的测试分析

4.1 ZnS显微结构分析

4.1.1 金相显微镜观察ZnS晶粒尺寸

4.1.2 透射电镜显微相观察

4.2 力学性能测试

4.2.1 抗弯强度测量

4.2.2 抗弯强度测试结果与分析

4.3 验证试验

4.3.1 实验条件

4.3.2 实验结果

小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢