类金刚石薄膜的结构与光学性能研究

一、前言 类金刚石碳膜(Diamond-Like Carbon Films)是国际上70年代发展起来的一种新型薄膜材料。由于该薄膜具有坚硬耐磨、电阻率和热导率高、化学性能稳定、光学透明等类似于金刚石的特性,因此,自1971年美国人Aisenberg首先发表有关类金刚石碳膜的研究论文后,引起了世界各国的浓厚兴趣。与金刚石薄膜相比,类金刚石薄模有以下3个特点:(1)制备方法比较简便,成本较低,沉积温度低,在二、三百摄氏度以下;(2)沉积膜的微观表面光滑;(3)依赖膜的组分和结构,其性质可在很宽的范围内变化。例如,根据所采用的气源种类等因素的不同,折射率可在1.7～2.9之间变化。这些优点表明:类金刚石薄膜特别适用于作光学零部件的增透膜和保护膜。类金刚石薄膜的性质由其结构所决定,而结构又与制备方法和制备条件有关。因此,研究类金刚石薄膜的性质、结构和沉积工艺间的关系是非常重要的课题。 二、试验方法 改装GDM-300BN型高真空镀膜机。采用平板型阴阳极平行安装,屏蔽的阴极水冷并接13.56MHz射频电源功率极,阳极与真空罩相连并接地。Ar、CH_4、C_2H_2气体流量由质量流量计控制,直流负偏压大小用WYG-30B高压速调管电源调节,设备示意如图1所示。衬底材料为单晶硅和锗。沉积时将丙酮清洗后的样品置于功率     

B(C6F5)3催化Si-H/Si-OR缩聚反应机理及产物结构

根据DFT理论,用量子化学的方法对B(C₆F₅)₃催化Si—H/Si—OR缩聚反应的机理进行了研究,用²⁹Si NMR对1,4-双（二甲基硅基）苯（BDSB）与二甲基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷缩聚产物的微观结构进行了表征,结合反应机理,对单体的结构与缩聚产物的微观结构的关系进行了讨论。B(C₆F₅)₃先与Si—H形成弱加合物,然后Si—OR进攻Si—H/B(C₆F₅)₃加合物使Si—H断裂,形成氧钅翁离子中间体,最后H^-向正电中心迁移形成产物。H^-迁移方向的不同将导致3种反应：缩合、交换、逆反应。烷氧基硅烷中的乙烯基、苯基可以增加烷氧基C的正电性,并使C—O键伸长,减少Si—H/Si—OR交换反应的发生,使得缩聚产物具有更为交替的结构。     

四方晶相HfO_2在(100)和(001)方向上光学特性的理论计算

文章采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算了四方晶相Hf0_2的电子结构.经带隙校正后,计算了四方晶相Hf0_2在(100)和(001)方向上的光学线性响应函数随光子能量的变化关系,包括复介电函数、复折射率、吸收光谱以及反射光谱.计算结果表明四方晶相Hf0_2在(100)和(001)方向上具有明显的光学各向异性,并且具有从紫外到红外的透明区域.文中计算结果与其它文献报道的计算结果及实验值都吻合较好,由此说明采用密度泛函理论的广义梯度近似来计算HfO_2材料的光学特性是可信的.     

锗衬底上锥形二维亚波长结构的制备

为了在Ge衬底上制备出锥形二维亚波长结构,文章研究了紫外接触式光刻工艺和反应离子刻蚀工艺对光刻及刻蚀图形的影响。结果发现:由于紫外光的衍射效应,光刻胶图形顶部出现了凹坑,使其有效抗蚀厚度减小,提高光刻胶图形的有效抗蚀厚度,能有效增加最大刻蚀深度;在设计上适当增大掩膜版图形尺寸,即占空比f要略大于理论设定值,可以弥补后续刻蚀过程占空比的缩小;在刻蚀气体SF6中掺入一定量的O2可明显提高Ge的刻蚀深度;降低横向刻蚀速率,从而有利于制备出锥形浮雕结构。     

一种基于改进的Block-FFT算法的联合检测矩阵求逆算法

联合检测是TD-SCDMA系统的关键技术之一。而影响该技术复杂度的主要因素是矩阵求逆算法的设计。文章结合TD-SCDMA系统的特性,并灵活应用块循环矩阵的性质,给出了一种基于改进的Block-FFT算法的联合检测矩阵求逆算法。仿真结果表明,该算法与常用的Cholesky算法、近似Cholesky算法相比,时间复杂度和空间复杂度较后两者明显降低,从而提高了该算法的工程实现性。     

CVD-ZnS中与锌有关的晶体缺陷及其对光学性能的影响

采用化学气相沉积（ＣＶＤ）法制备了红外晶体ＺｎＳ块材料。用氩气作为载体，反应气体为硫化氢和锌蒸气。ＸＰＳ，ＩＲ及能谱分析表明：当沉积温度低于锌蒸发温度时，生成的ＺｎＳ中与锌有关的晶体缺陷有Ｚｎ—Ｈ功能团及存在于花瓣状形态中心的锌微粒夹杂；当沉积温度高于锌蒸发温度时，锌微粒夹杂消失，且随沉积温度的升高Ｚｎ—Ｈ含量减少，Ｚｎ—Ｈ对红外光在６．２μｍ波长处的吸收峰减弱，使生成的ＺｎＳ具有高的红外透过率。     

Ge_xC_(1-x)非均匀增透保护膜系的设计和制备

用射频磁控反应溅射法 (RS)制备出 Gex C1-x薄膜 ,其折射率可以在 1 .7～ 4.0之间变化。设计出单层 Gex C1-x非均匀增透保护膜和含有 Gex C1-x非均匀膜的多层增透保护膜系 ,并在 Zn S基片上制备出 Gex C1-x单层非均匀增透保护膜。设计和实验结果表明 ,Zn S衬底上制备的非均匀膜实现了宽波段的增透 ,在 5 0 0 0～ 85 0 cm-1波数范围内 ,平均透过率从 6 7.1 9%提高到 78.70 % ,比未镀膜净增加 1 1 .5 1 %。     

红外增透保护膜系软件设计及应用

根据制备红外增透保护膜系需要 ,编制了一个红外增透保护膜系软件。该软件可以设计、计算多层红外均匀增透保护膜系和非均匀增透保护膜系 ,更有强大多层膜系结构分析功能 ,不仅可以对设计的膜系进行综合评价 ,而且能对制备的膜系结构进行分析。实验结果表明 ,该软件对膜系设计和为制备工艺的改进能提供良好的指导     

GexC1—x非均匀增透保护膜系的设计和制备

用射频磁控反应溅射法（RS）制备出GexC1-x薄膜,其折射率可以在1．7－4．0之间变化。设计出单层GexC1-x非均匀增透保护膜和含有GexC1-x非均匀膜的多层增透保护膜系,并在ZnS基片上制备出GexC1-x单层非均匀增透保护膜。设计和实验结果表明,NnS衬底上制备的非均匀膜实现了宽波段的增透,在5000－850cm^-1波数范围内,平均透过率从67．19％提高到78．70％,比未镀膜净增加11．51％。     

类金刚石薄膜作为MgF2红外增透和保护膜的研究

系统地研究了ＭｇＦ２衬底上类金刚石薄膜的折射率和生长速率与淀积工艺之间的关系，在ＭｇＦ２衬底上成功地设计并制备了红外增透和保护膜。理论与实验研究表明，类金刚石薄膜使ＭｇＦ２的红外透过率提高３％以上是完全可靠的，但起红外增透和保护是作用的统一性问题仍有待进一步研究。