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本论文主要研究采用离子辅助法制备Ge1-xCx薄膜,以及基于Ge1-xCx薄膜的红外增透保护膜的设计和制备。
随着战斗机和导弹的发展,用于其上的常用红外窗罩材料如ZnS,Ge等已经不能满足直接使用的需求。红外增透保护膜经过理论和实践的证明,可以有效提高红外窗罩的光学、机械性能。本论文通过对常用红外增透保护膜的分析,选择Ge1-xCx薄膜作为研究对象。围绕Ge1-xCx薄膜中Ge,C的原子比可变的特性,系统研究了不周离子辅助方法,不同沉积参数下的Ge1-xGx薄膜的光学性质和机械性能等特性。接着在Ge基底上设计了基于Ge1-xCx薄膜的增透保护膜系,实现了8μm~12μm的宽波段增透,并进行了测试。本论文的主要研究内容和创新点如下:
在和其他制备Ge1-xCx薄膜方法对比的基础之上,从理论和实际的可行性上对离子辅助法制备Ge1-xCx薄膜进行了分析。提出了三种离子辅助制备Ge1-xCx薄膜的方法:①低压反应离子镀②考夫曼离子源辅助电离镀膜⑨考夫曼离子源直接电离镀膜。
针对上面提出的三种制备方法,对温度、反应气体分压、离子能量等实验参数进行了正交实验,通过多种表征手段确定了不同条件下制备的Ge1-xCx薄膜的结构,成分,折射率,硬度等特性,研究了各种制备条件对Ge1-xCx薄膜特性的影响。经过对比分析,最终采用考夫曼离子源直接电离镀膜制备基于Ge1-xCx薄膜的红外增透保护膜。
根据Ge1-xCx薄膜折射率可变的特点和非规整膜系的设计方法,把一层Ge1-xCx薄膜分成多层非规整膜层进行膜系设计和制备,成功的获得了具有良好增透效果并具有优良机械特性的红外增透保护膜。
测试表明,制备的Ge1-xCx红外增透保护膜,表现出了明显的增透效果和相当的保护基底的能力,为未来采用离子辅助法制备DLC膜和Ge1-xCx薄膜的混合红外增透保护膜提供了坚实的研究基础和可靠的借鉴依据。