热等静压处理对元素级CVDZnS性能影响研究

元素级CVDZnS由于具有良好的光学性能和力学性能,是目前实用的中长波红外窗口材料.通过对元素级的ZnS进行热等静压工艺处理,对处理前后的ZnS进行了扫描电镜显微结构分析、透过率分析和弯曲强度的分析.研究表明,热等静压处理使得ZnS的晶粒有所长大,提高了光学性能,特别是可见光、1.06 μm及近红外波段透过率有了明显提高,但材料的弯曲强度有所下降.     

用化学气相沉积法制备红外体块晶体ZnS

本文报道了采用化学气相沉积法制备红外ZnS体块晶体的工艺及其性能.并用傅立叶红外光谱仪测试了材料的红外性能,研究了晶体缺陷对材料红外透过率的影响.结果表明:通过优化生长工艺,使反应室的压力在500～1000Pa之间变化,沉积温度控制在550～650℃之间,可以制备出厚度均匀,红外透过率(3-5μm和8～12μm)在70;以上,尺寸达250mm×250mm×15mm高质量的ZnS体块晶体.     

温度对图形化蓝宝石透过率性能影响研究

蓝宝石单晶表面图形化作为一种全新的减反增透手段而受到广泛关注,然而在服役过程中其透过率将会由于温度的改变而发生变化,影响使用性能.本文通过高温红外光谱测试系统测试了图形化蓝宝石在25℃,300℃,400℃,500℃,600℃时3～6 μm波段范围内的透过率,分析了温度对图形化蓝宝石透过率性能的影响.分析表明,表面图形化使室温条件下蓝宝石透过率在一定波段范围内上升且伴随有明显的光谱红移效应;温度上升使图形化蓝宝石透过率下降且红移现象加剧,随着温度不断升高蓝宝石透过率有一定程度回升;高温条件下表面图形化对蓝宝石透过率的影响不是十分明显.     

8～12μm长波红外材料ZnS多晶的制备

真空热压烧结法是最经济、高效地制备ZnS多晶的方法之一.ZnS多晶的红外透过率是衡量材料品质的重要参数.本文运用TEM、XRD和化学分析方法,研究了原料粉末特性和热压工艺参数对热压ZnS多晶红外透过率的影响,并确定了合理的热压工艺参数.运用该方法制备的ZnS多晶6mm厚的试样,8～12μm波段平均红外透过率为66.7;.     

ZnS晶体的化学气相沉积生长

本文报道了用化学气相沉积(CVD)法生长ZnS透明多晶体的实验结果,对生长的晶体的物理化学性能进行了测试,讨论了化学气相沉积工艺中影响ZnS晶体质量的因素.结果表明:选用固体硫作原料,用化学气相沉积方法,可以沉积出透明ZnS多晶体;它的透过性能极其优异,在6.2μm处无吸收峰,在中、长波红外透过率可达70;以上.     

(111)择优取向ZnS薄膜的制备及特性研究

采用激光分子束外延技术在Al2O3衬底上成功外延生长了ZnS薄膜.用X射线衍射、扫描电子显微镜和光致发光谱表征了衬底温度对薄膜结构、形貌和光学特性的影响.结果表明所生长的ZnS薄膜为闪锌矿,具有(111)择优长向,随衬底温度的升高,X射线衍射峰的半高宽先减小后增大,在衬底温度为300℃时,半高宽最窄.薄膜结构致密,表面不平整度随衬底温度的升高而增大.薄膜的带隙随衬底温度的升高出现蓝移,可见光区域透射率最高达到98;,在360 nm激发波长下,观测到402 nm和468 nm两个发光带,衬底温度为300℃时,发光最强.     

CdSe波片6～12μm波段增透膜研究

采用垂直无籽晶气相升华法生长出直径37 mm的优质硒化镉(CdSe)单晶体,并沿光轴方向切割出20 mm×20 mm×3 mm的CdSe波片初胚.经研磨和抛光,在2～20μm波段CdSe波片的红外透过率约为70;.为进一步提高波片的透过率,采用Essential-Macleod软件辅助设计方案,选用YF3和ZnS为双层增透膜材料,并获得最佳的膜系厚度.镀膜后的CdSe波片在6～12μm波段透过率达到90;,在10.5μm处的透过率最高,峰值高达99;.     

电子束蒸发制备PbI2膜及其光学性能研究

采用电子束蒸发法制备PbI2膜,研究不同工艺参数对制备样品光学性质的影响.结果表明,制备样品属于六方相多晶结构,随衬底温度的升高,样品中的I元素含量降低并趋于理想化学配比.随着衬底温度的升高,PbI2膜的光谱透过性能逐渐改善,吸收边沿低能一侧的拖尾逐步消除,源自样品结晶质量的提高.根据紫外-可见透过谱,计算了不同条件下制备样品的厚度、折射率、吸收系数和光学带隙.结果发现,随衬底温度的升高,制备样品的折射率和光学带隙出现波动变化,但吸收系数单调增大.在相同的衬底温度下,35 cm的源-衬间距下制备的样品具有最大的光吸收系数,归因于该系列样品较高的致密度.     

Ce4+对ZnO-MgO-Al2O3-SiO2体系红外辐射性能的影响

采用固相合成法制备Ce4+掺杂ZnO-MgO-Al2O3-SiO2体系红外陶瓷材料,并通过XRD、IR和红外辐射测试等研究了样品的结构与红外辐射性能。结果表明:Ce4+的引入可作为烧结助剂降低烧结温度,也可固溶于尖晶石结构中。随着Ce4+含量的增加,样品的红外辐射性能明显增加;当CeO2添加量为0.08%,在12～15μm范围内,材料红外辐射率可达0.94。     

CdGeAs2晶体退火与红外光学均匀性分析

采用AIM-8800红外显微镜观察了CdGeAs2晶体的面扫描红外透过图像,分别在2.3～4μm、4～8 μm和8～18μm三个波段对退火前后的CdGeAs2晶片红外透过率和面扫描红外透过图像进行了对比分析,研究了晶体的红外均匀性.结果表明,CdGeAs2晶体在多晶粉末包裹下经450℃退火150 h后,其红外透过率和红外透过均匀性都得到较大程度的改善,其中在2.3 ～4μm和4～8μm波段的改善效果尤为显著;分析了影响晶体红外透过率和均匀性的主要因素,探讨了改善晶体均匀性的可能途径.研究结果对于快速评判CdGeAs2晶片质量具有重要的实用价值.     

空气退火对ZnS薄膜结构和光学特性的影响

采用X射线衍射、扫描电子显微镜和光致发光等技术研究了空气退火对ZnS薄膜的结构和光学特性的影响.薄膜在500℃以下退火后结晶质量得到改善,仍呈ZnS立方相结构.退火温度达到550℃时,薄膜中出现ZnO六方相结构.薄膜退火后,大气中的氧掺入薄膜中,出现ZnS-ZnO复合层.随退火温度升高,薄膜晶粒尺寸增大,透过率增加,带隙逐渐接近ZnO带隙.薄膜光致发光结果表明,复合层内ZnS和ZnO绿色发光的叠加替代了来自ZnS缺陷能级间的绿色发光.     

Tb4+掺杂Co0.6Zn0.4Ni0.8Fe1.2O4尖晶石红外辐射材料的合成

用常规固相合成法成功地制备出TB4+掺杂Co0.6 Zn0.4 Ni0.8 Fe1.2 O4尖晶石型材料,并通过XRD、HWF-1红外辐射率测量仪测试了材料的微观结构,分析了材料的结构特征与红外辐射性能的关系,发现Tb4+的掺杂导致Tb4+以一定的配位形式进入Co0.6 Zn0.4 Ni0.8 Fe1.2 O4尖晶石体系中,并形成了有限置换型固溶体结构.数据分析可知,温度、压力及Tb4+掺杂浓度都对材料的红外辐射性能存在一定的影响,样品Tb0.50在全波段的积分辐射率为0.75,而在8-14μm波段的平均辐射率最高值可达0.92.     

退火对硫化方法制备ZnS薄膜特性的影响

以反应磁控溅射方法沉积ZnO薄膜,然后在空气和H2S气氛中退火制备了六方相ZnS薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见透射光谱和扫描电子显微镜(SEM)对薄膜进行表征.提高空气退火温度能够改善ZnS薄膜结晶性,而空气退火温度超过500℃则会降低ZnS薄膜结晶性.另外,当硫化退火温度低于400℃时,ZnO只能部分转变为ZnS,只有硫化温度等于或大于400℃时,ZnO才能全部转变为ZnS.硫化前后薄膜晶粒尺寸有显著变化.所得ZnS薄膜在可见光范围的透过率约为80;,带隙为3.61 ～3.70 eV.     

直流磁控溅射陶瓷靶制备ITO薄膜及性能研究

以10%质量分数SnO2和90%质量分数In2O3烧结成的ITO氧化物陶瓷为靶材,采用直流磁控反应溅射法在玻璃基片上制备ITO透明导电薄膜,研究了基片温度和氧分压条件对ITO薄膜的物相结构和光电性能的影响。实验结果表明:ITO薄膜的方块电阻随衬底温度的升高而下降,而可见光透过率增大;ITO薄膜可见光透过率和方块电阻随氧分压的增加而增大。     

8～12μm长波红外非线性晶体研究进展

中长波红外3～5μm、8～12μm波段激光在红外对抗、环境监测、医疗诊断等诸多领域均有重要应用.通过非线性频率变换技术是获得中长波红外激光的主要方式,红外非线性晶体是其中的核心部件.目前,3～5μm中波红外非线性晶体已基本满足激光的应用需求.随着近年来激光波长向长波红外的拓展,以及中/长波红外多波段融合技术的发展,迫切需要性能优异的长波红外非线性晶体.论文主要对目前已知8～12μm波段的长波红外非线性晶体进行梳理,并分别从晶体性能、制备技术以及激光应用等方面综述它们的研究进展,对比分析它们在长波红外波段的应用潜质以及存在的技术瓶颈,指出长波红外非线性晶体的重点研究方向.     

MnO-Cr2O3-NO系红外辐射材料的制备与性能研究

采用高温固相反应,在950℃下制备了以Mn1.5Cr1.5O4为基料的红外辐射材料,并通过掺杂不同含量的Ni2合成样品.利用热分析(TG-DSC)、XRD、红外光谱(IR)、拉曼光谱和红外辐射性能测试等方法测试样品的结构和红外辐射性能,研究了体系中Ni2+含量对样品红外发射率的影响.结果表明:体系中随着Ni2+含量的增加,样品的XRD、红外光谱、拉曼光谱和红外发射率都发生改变,当体系中NiO含量为30;时,样品红外发射率达到较大值,8～14 μm波段的平均发射率达0.937;3～5μm波段的发射率明显提高,从0.383提高到0.737;此时继续增加NiO含量,样品发射率变化不大.     

Ni掺杂ZnS的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法计算了ZnS体系Ni掺杂前后的能带结构、态密度和光吸收系数曲线。结果表明:纯ZnS的能带结构是直接带隙,态密度显示属离子性较强而共价键较弱的混合键半导体材料。掺Ni的ZnS禁带宽度随掺杂量增加逐渐减小,能带简并度增大,且向低能方向移动;在价带顶出现杂质能级,说明是p型掺杂。纯ZnS在3.9 eV以下无吸收,红外透过率较高。掺Ni后吸收边红移,且在低能端(绿光区)出现新的吸收峰。     

具有雷达波隐身功能的红外窗口的研制

介绍了一种既高效透过红外光,同时又能有效屏蔽电磁干扰的金属网栅薄膜的基本原理和制备工艺.分析了网栅参数对其光学及电磁性能的影响,推导了金属网栅结构参数对雷达波屏蔽效率和透红外关系式.理论研究表明,金属网栅的周期选择在200～400μm之间,线宽不大于10μm,是较为理想的网栅参数.通过使用光刻和镀膜技术,在红外基片上制作线条宽度小于10μm,周期约350μm的金属网栅.     

一种新的红外非线性光学晶体材料-K3V5O14

作为红外非线性光学材料,氧化物和磷铜铁矿半导体材料的透过光谱可到中远红外谱区,但它们的晶体损伤阈值很低.本文提出并合成一种新的红外非线性光学材料五钒酸钾-K3V5O14,它的空间群是P31m,透过光谱范围可达到10μm,而且其粉末倍频效应大于KDP晶体的20倍.     

基底温度对ZnO/Cu/ZnO透明导电膜性能的影响

采用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶、直流磁控溅射Cu靶的方法在不同基底温度下制备了ZnO/Cu/ZnO多层膜.用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外可见分光光度计和四探针测试仪对样品的性能进行了表征.结果表明,随着基底温度的升高,ZnO层c轴择优取向明显,结晶程度变好,Cu层的结晶性先变好后逐渐变差;多层膜表面均方根粗糙度随基底温度的升高而增加;光学透过率随基底温度的升高逐渐增大,基底温度为300 ℃时最大透过率接近90;;面电阻随基底温度的升高逐渐增加,最小面电阻为12.4 Ω/□.