金刚石上不同晶体结构Y2O3膜性质与增透性能研究

作者：陈良贤; 刘金龙^*; 冯寅楠; 闫雄伯; 安康; 魏俊俊; 李成明

来源：表面技术, 2019, 48(01): 133-140.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.01.017

• 金刚石膜
• Y2O3
• 增透膜
• 窗口
• 立方结构
• 单斜结构

目的研究不同晶体结构Y2O3薄膜的性质及其对金刚石增透性能的影响规律。方法采用反应磁控溅射的方法,通过控制氧氩比,在金刚石膜上制备立方与单斜两种不同晶体结构的Y2O3薄膜,随后系统研究两种Y2O3薄膜的性质与增透性能。结果在低氧氩比下获得了立方结构Y2O3薄膜,在高氧氩比下获得了单斜结构Y2O3薄膜,二者表面粗糙度分别为2.57、1.07nm。两种晶体结构均呈现出符合Y2O3原子配比的价态。立方和单斜结构的Y2O3薄膜硬度分别为17.4、12.6 GPa;弹性模量分别为248.1、214.6 GPa。双面镀制立方结构Y2O3薄膜后,金刚石膜在10.0μm透过率最大,达89.1%,增透24.5%;单斜结构Y2O3薄膜在7.4μm透过率最大,达90.4%,增透25.4%。结论通过控制氧氩比可以获得热力学稳定的立方Y2O3薄膜和亚稳态的单斜Y2O3薄膜。立方和单斜结构的Y2O3薄膜中O与Y原子价态均符合其化学计量比。立方结构Y2O3薄膜呈现出更高的硬度与弹性模量。两种结构对金刚石窗口均呈现出良好的增透效果。单斜结构Y2O3薄膜增透效果更佳与其较低的折射率有关,且相比于立方结构Y2O3薄膜,增透最佳值向低波长方向移动。

• 单位
  北京科技大学