研究目的
通过在硫化锌(ZnS)表面制备亚波长结构(SWSs)并沉积HfO2薄膜,以提高其在恶劣环境下的减反射和防护性能。
研究成果
制备的双面ZnS声子晶体(SWS)与HfO2复合后兼具优异的光学和机械性能,既提高了远红外透过率,又增强了裸ZnS的硬度和疏水性,在红外光学窗口领域具有良好的应用前景。
研究不足
该研究聚焦于红外窗口用硫化锌表面亚波长结构的制备与防护,但未对极端环境条件下的长期耐久性与性能进行广泛测试。
1:实验设计与方法选择:
通过在溅射硅中间层上对初始溅射镍膜进行热退火处理,获得作为ZnS基底蚀刻掩模的脱湿镍点。随后采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀法制备ZnS亚波长结构(SWSs)。最后通过原子层沉积技术在ZnS SWSs表面沉积HfO2薄膜。
2:样品选择与数据来源:
使用ZnS基底,在溅射硅膜前依次经丙酮、甲醇和去离子水清洗。
3:实验设备与材料清单:
磁控溅射仪(Sky Technology Development, JGP-450)、感应耦合等离子体刻蚀系统(ICP, Oxford Instrument Plasma Pro System100 ICP180)、原子力显微镜(AFM; 布鲁克Dimensional Icon)、扫描电子显微镜(SEM; 日立S-4700)、光谱椭偏仪(SE; J.A. Woollam M-2000UI)、纳米压痕仪(TI750Ubi; 安捷伦G200)、光学接触角测量仪(SCA20)。
4:0)、感应耦合等离子体刻蚀系统(ICP, Oxford Instrument Plasma Pro System100 ICP180)、原子力显微镜(AFM; 布鲁克Dimensional Icon)、扫描电子显微镜(SEM; 日立S-4700)、光谱椭偏仪(SE; J.A. Woollam M-2000UI)、纳米压痕仪(TI750Ubi; 安捷伦G200)、光学接触角测量仪(SCA20)。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:在ZnS基底上溅射不同厚度的硅膜,通过磁控溅射在硅下层沉积不同厚度的镍膜。样品在氩气氛围中700°C热退火2小时。先采用ICP刻蚀硅下层,再通过Cl2/Ar混合气体ICP刻蚀制备ZnS SWSs。最后采用原子层沉积法在SWSs表面沉积HfO2?;つ?。
5:数据分析方法:
通过SEM表征ZnS SWSs表面形貌;AFM测量硅膜表面粗糙度;SE获取HfO2薄膜厚度;采用微磨损测试仪评估耐磨性能;FT-IR透射光谱研究ZnS SWSs光学特性;纳米压痕仪测定硬度、弹性模量及粘附耐磨性能;光学接触角测量仪记录接触角数据。
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Inductively-coupled plasma etching
Plasma Pro System100 ICP180
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Etching of silicon underlayer and preparation of ZnS SWSs
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Atomic force microscopy
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Measurement of surface roughness of silicon film
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Deposition of silicon and Ni films on ZnS substrates
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Measurement of contact angles
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