磁透镜技术及其在沉积金刚石/类金刚石薄膜中的应用

阐明了磁透镜原理，依照磁透镜理论和几何光学理论，给出一种确定磁透镜位置的方法。并将磁透镜技术应用到直流等离子射流化学沉积金刚石薄膜／类金刚石薄膜装置中，很好地消除了边界效应，实现高速大面积沉积高纯度金刚石薄膜／类金刚石薄膜的目标。     

End-Hall源沉积类金刚石膜的实验

介绍了采用End-Hall源沉积DLC膜的方法,在简单说明其工作原理的同时给出了实验的各项技术参数;通过对实验结果和DLC膜样品的分析,可看出用End-Hall源沉积方式能够消除RFCVD沉积方式所带来的边缘效应.     

气体放电增强准分子激光溅射反应沉积AlN膜

使用氦气放电增强准分子激光溅射反应沉积ＡｌＮ薄膜,讨论了脉冲能度,氮气放电基底温度等因素对膜的性能的影响,实验结果发现,当ＤＥ＝１．０Ｊ．ｃｍ＾－２,Ｐｎ２＝１００×１３３．３３Ｐａ,Ｔａｕｂ＝２００℃,Ｖ＝６５０Ｖ,ｆ＝５Ｈｚ,ｄｓ－Ｔ＝４ｃｍ时,高质量的ＡｌＮ薄膜被成功沉积于Ｓｉ（１００）基片上,Ｘ射线衍射和光谱分析表明,所制备的薄膜具有高取向性的ＡｌＮ（１００）多晶膜,禁带宽度约为６．２ｅＶ     

气体放电增强准分子激光溅射反应沉积 AlN 膜

使用氦气放电增强准分子激光溅射反应沉积了ＡｌＮ薄膜．讨论了脉冲能量密度、氮气放电、基底温度等因素对膜的性能的影响．实验结果发现,当ＤＥ＝１．０Ｊｃｍ－２,ＰＮ２＝１００×１３３．３３Ｐａ,Ｔｓｕｂ＝２００℃,Ｖ＝６５０Ｖ,ｆ＝５Ｈｚ,ｄＳ－Ｔ＝４ｃｍ时,高质量的ＡｌＮ薄膜被成功沉积于Ｓｉ（１００）基片上．Ｘ射线衍射和光谱分析表明,所制备的薄膜是具有高取向性的ＡｌＮ（１００）多晶膜,禁带宽度约为６．２ｅＶ．     

大面积金刚石膜的均匀沉积

研究了大面积金刚石膜沉积过程中的均匀性问题和金刚石膜质量的均匀性问题,研究了表明：用于生长金刚石的大面积磁旋转等离子体电弧是均匀的,能使气体混合均匀;金刚石膜在形核阶段是均匀的;金刚石膜在生长阶段是均匀的,有利于提高成膜几率;沉积后的金刚石膜的质量是均匀的,大面积磁控长通道等离子矩能生长均匀的金刚石膜,可用于金刚石膜的研究和工业生产。     

类金刚石碳膜在大气热退火过程中的稳定性

本文对双离子束溅射淀积法制备的类金刚石碳膜进行了大气中的热退火研究。退火温度３００℃，时间分别为１．５ｈ和３．０ｈ。对退火前后的样品分别作了红外透射谱、Ｒａｍａｎ光谱和电阻率的测量，并在退火过程中对膜层电阻率进行了即位测量。结果表明，３００℃的退火并不能使膜层中的Ｃ－Ｈ键断裂，而使膜层结构趋于完整，膜层氧化变薄，其电阻率和红外透过率过率增高；但退火对膜的影响程度只与退火温度有关，而与退火时间无关。     

类金刚石碳膜的微结构与光学特性

利用付里叶变换红外(FTIR)光谱仪和X射线激发的CKLL俄歇电子谱的一次微分表征了类金刚石(DLC)膜的微结构。指出在高离子轰击能量和低CH_4压强下,射频等离子体沉积所制得的DLC膜具有好的热稳定性,膜内主要以sp~3 C-C键为主,折射率(红外)、光学带隙几乎为常数。     

沉积温度对类金刚石薄膜性能的影响

液相法制备工艺简单、成本低等,已成为制备类金刚石薄膜的热点方法,但适合工业化生产的制备工艺参数尚不明确。以Si单晶为基底,通过液相沉积法在Si表面制备类金刚石薄膜,研究了沉积温度与其摩擦学性能之间的关系。结果表明:在40℃条件下制备的类金刚石薄膜表面光滑平整、硬度最高。此时类金刚石薄膜的干摩擦系数最小,耐磨性最强,具有良好的摩擦学性能。     

无氢类金刚石膜的光致发光特性研究

使用脉冲激光沉积（PLD）技术制备了系列无氢类金刚石（DLC）薄膜,测量了样品的Raman光谱、光吸收和光致发光,研究了光致发光与制备条件的依赖关系。结果表明,这种薄膜是有少量sp^2键和sp^2键组成的非晶碳膜。薄膜的光学带隙在1．68～2.46eV,发光在可见光区呈宽带结构。沉积温度对类金刚石薄膜的结构和发光性质有较大影响。当沉积温度从室温升高至400℃时,sp^2团簇的长大使C原子的有序度增强,从而导致薄膜的光学带隙变窄,发光峰红移且半高宽变小。     

大面积金刚石膜沉积过程中的热应力分析

应用实际工作状态的边界条件计算了金刚石膜中的热应力分布,并用实验手段进行 了验证．结果认为,金刚石膜的热应力沿径向是不均匀的,中间的热应力要比边部的大,主要是 压应力．这种很大的压应力,容易引起金刚石膜的炸裂．     

Z_rO_2光学薄膜的激光热冲击效应

计算了薄膜在高功率脉冲激光作用下截面温度场和应力分布场 .分析了热冲击在光学薄膜激光损伤中的作用,并用调 Q 1. 06μ m脉冲激光对 Z_rO_2单层薄膜损伤,讨论了不同激光强度下薄膜截面温度场与应力场分布,揭示了热冲击在 Z_rO_2单层膜损伤中的机理和过程 .     

激光脉冲法研究多孔SiO2薄膜的纵向热导率

采用激光脉冲法成功地测量了Si基底上多孔SiO2 薄膜的纵向热导率 .致密SiO2 薄膜的热导率测试数据与已有多篇文献报导值一致 .对多孔SiO2 薄膜的热导率测试结果表明 :薄膜化有利于降低材料的热导率 ,提高隔热效果 ;随着孔率增大 ,薄膜热导率明显下降 ;溶胶 凝胶法制备的孔率为 4 0 %的SiO2 多孔薄膜的热导率为 0 11W /m·K ,属隔热材料 .     

双离子束法沉积类金刚石膜的耐腐蚀特性

对双离子束法在K_q玻璃上制备DLC膜的耐酸碱溶液和有机溶剂腐蚀特性进行了研究,给出了不同制备参数对膜层耐腐蚀特性的影响,并对腐蚀机理进行了探讨。     

强激光作用下单晶硅的热畸变特性研究

高功率激光已经广泛应用于核聚变、激光加工、激光化学以及材料处理等领域.在强激光的辐照下,由于大量光子进入材料体内被吸收,局部蓄热,因而形成较大的温度场梯度.考虑到有限厚介质的表面热对流,利用格林函数方法理论计算了硅基板的三维温度分布和热变形,给出了硅基板温度分布和热变形跟基片半径和厚度的关系表示式以及关系曲线图.计算结果表明:温升不仅与介质的吸收系数密切相关,而且与对流换热系数有关.在激光照射的初始阶段,基片热变形量迅速增加;其后,随着激光照射时间的增加,热变形增加量逐步变缓.     

磁控溅射类金刚石碳膜的显微硬度

采用显微硬度测试方法,研究在单晶硅衬底上沉积厚度仅为0.09-0.56μm的磁控溅射类金刚石碳膜的力学性能。结果表明,溅射碳膜的硬度随溅射工艺参数呈规律性变化,且可以和碳膜的类金刚石性质以及碳膜结构的SP~3和SP~2成分的变化相联系。采用Johnson复合硬度模型进行的分析表明,溅射碳膜的真实硬度在HV6000-6600之间,比天然金刚石的硬度略低。溅射类金刚石碳膜具有明显的压痕尺寸效应(ISE),其指数约为m=1.9。     

强激光辐照下硅材料的温度分布研究

激光辐照光电系统极易造成光电探测器件的干扰或破坏。为此研究了连续强激光对半导体材料的辐照效应,应用积分变换的方法,建立了平顶型的连续激光辐照硅材料的二维非稳态温度分布模型。研究发现：圆形平顶激光辐照硅材料靶,激光作用区域内的温度由光斑中心向四周逐渐降低,在作用区域边缘处温度变化比较明显;不同辐照时间下对应的靶材前表面温度的整体分布情况是大致相同的;在一定的激光功率密度和辐照时间条件下,材料靶表面的温升和靶材半径负相关。     

低温沉积金刚石薄膜的红外光学性能

采用微波等离子体ＣＶＤ两段式低温沉技术，在７００－４００℃温度范围嵴沉积外增透性良好的金刚石薄膜，结果发现，采用高甲烷浓度可以实现较低沉积温度下的高密度形核，获得光学平整的金刚石薄膜。     

激光二极管端面泵浦激光棒热效应的解析研究

为了解决激光二极管端面泵浦激光棒引起的热效应问题，基于热传导理论，建构了热传导方程新的本征函数解，得出了激光棒内温度场与热形变场的一般解析表达式．该表达式不仅解决了由于棒内热流线径向假设造成的温场计算误差问题，而且解决了使用数值分析方法带来的计算精度不高的问题．研究结果表明，当激光二极管的泵浦功率为20W、泵浦光斑高斯半径为200μm时，掺钕离子质量分数为0．5％的钒酸钇激光棒泵浦端面具有451．2℃的最高温升和3．42μm的最大热形变量．对激光棒内等温线分布状态分析可以得出，其热流线为非径向分布．与棒内热流线径向假设计算结果对比，激光棒的最高温升值减小了30%．所得结果可以用于激光谐振腔的设计，为减小激光系统的热效应问题提供了理论依据．     

连续强激光稳态热晕效应的数值模拟研究

采用数值模拟的方法,研究了强激光在大气传输过程中产生的稳态热晕效应.计算和分析了有风时稳态热晕效应对轴上光强以及远场能量分布的影响.结果表明,Nc越大,热晕效应越明显;在线性衰减、由横向风引起的散焦和扩散以及自聚焦的补偿的作用下,光束在垂直于风的方向上显著地扩展并聚焦;若不考虑衍射效应,准直光束在风的方向上聚焦,光斑横向尺寸扩展,且光斑分布呈月牙形.