留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

PLD法制备半球面均匀DLC膜的装置、仿真与实验

程勇,  陆益敏,  郭延龙,  黄国俊,  王淑云,  刘旭,  曹海源,  初华,  杨雪

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2016 >  45(6): 621004-0621004(5)
程勇, 陆益敏, 郭延龙, 黄国俊, 王淑云, 刘旭, 曹海源, 初华, 杨雪. PLD法制备半球面均匀DLC膜的装置、仿真与实验[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(6): 621004-0621004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0621004
引用本文: 程勇, 陆益敏, 郭延龙, 黄国俊, 王淑云, 刘旭, 曹海源, 初华, 杨雪. PLD法制备半球面均匀DLC膜的装置、仿真与实验[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(6): 621004-0621004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0621004
shu
Cheng Yong, Lu Yimin, Guo Yanlong, Huang Guojun, Wang Shuyun, Liu Xu, Cao Haiyuan, Chu Hua, Yang Xue. Setup, simulation and experiment of uniform DLC film deposited by PLD on large hemispherical substrate[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(6): 621004-0621004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0621004
Citation: Cheng Yong, Lu Yimin, Guo Yanlong, Huang Guojun, Wang Shuyun, Liu Xu, Cao Haiyuan, Chu Hua, Yang Xue. Setup, simulation and experiment of uniform DLC film deposited by PLD on large hemispherical substrate[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(6): 621004-0621004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0621004
shu

PLD法制备半球面均匀DLC膜的装置、仿真与实验

doi: 10.3788/IRLA201645.0621004
  • 1.

    武汉军械士官学校 光电技术研究所,湖北 武汉 430075

详细信息
    作者简介:

    程勇(1961-),男,教授,博士,主要从事全固态激光器与激光沉积功能薄膜等方面的研究。Email:gdyjs@263.net

    通讯作者: 陆益敏(1981-),讲师,博士,主要从事光电技术应用、激光沉积功能薄膜方面的研究。Email:luyimin_zy@163.com

  • 中图分类号: TN249

Setup, simulation and experiment of uniform DLC film deposited by PLD on large hemispherical substrate

  • 1.

    Opto-Electronics Institute,Wuhan Mechanical College,Wuhan 430075,China

  • 摘要: 由于激光烧蚀靶材形成的等离子体羽辉呈高斯分布,导致沉积的大面积薄膜尤其是球面衬底上的薄膜极不均匀,严重限制了脉冲激光沉积法的应用。设计构建了旋转与变速摆动相结合的三维衬底机构,实现对半球面不同区域的连续沉积,保证了膜层的均匀性;建立膜厚分布的数学模型,模拟分析了运动参数对膜厚分布的影响;首次利用脉冲激光沉积技术制备出口径200 mm大尺寸半球面衬底上的均匀类金刚石膜,顶角80范围内膜厚不均匀性5%。脉冲激光沉积法在大口径半球面衬底上制备均匀类金刚石膜在空间观测等领域均具有巨大的应用前景。
    Abstract: Since plasma generated by laser ablating takes on the distribution of Gauss form, it's difficult to gain uniform films on the large substrate especially on the hemispherical substrate by the method of pulsed laser deposition technology, which badly limits the actual application of this technology. Setup that could rotate at constant velocity along with swinging at variable velocity was designed. The films could be deposited continuously on different area of hemispherical substrate by using of this setup, which made sure the uniformity of the film. And the math model for distribution of the thickness was founded. Uniform diamond-like carbon film on large hemispherical substrate with 200 mm diameter was deposited by the setup based on the model simulation. The thickness asymmetry of the film was less than 5% in the range of 80. Large area homogeneous diamond-like carbon film prepared on hemispherical substrate by pulsed laser deposition method has great application foreground in some especial flied like space detection, and this setup can extend to deposit other films.
  • [1] Tang C Y, Liu Y, Lu Z, et al. Diamond film technology and its application[J]. Superhard Material Engineering, 2007, 19(4): 33-37.
    [2] Luann B, Wright D A, Zhang L Y. Growth of diamond films on spherical surfaces by hot filament CVD[J]. Diamond and Related Materials, 1998, 141(7): 129-132.
    [3] Nakamori I, Takagi T, Takeno T, et al. Direct simulation of monte carlo analysis of nano-flonting effect on diamond-coated surface[J]. Diamond and Related Materials, 2005, 148(14): 2122-2126.
    [4] Daniel Ham C. Status for infrared applications[C]//A Feldman. Proc 3rd Int Conf on Appl. of Diamond Films and Belated Materials. Boulder: NIST, 1995: 539.
    [5] Grant Lu, KEVlN G J, Frederick B E, et al. Free standing white diamond for thermal and optical application[J]. Diamond Films and Related Materials, 1993, 136(2): 1064.
    [6] Xiang Bingkun, Zuo Dunwen, Li Duosheng, et al. Study on uniform deposition of spherical diamond film on a large area substrate[J]. Journal of Synthetic Crystals, 2009, 38(1): 33-38. (in Chinese)相炳坤, 左敦稳, 李多生, 等. 大面积球面金刚石膜的均匀沉积研究[J]. 人工晶体学报, 2009, 38(1): 33-38.
    [7] Song Qingzhu, Zhang Yichen, Sun Zulai, et al. Design method for the thickness uniformity of thin films deposited by magnetron sputtering process[J]. Vacuum, 2010, 47(6): 6-9. (in Chinese)宋青竹, 张以忱, 孙足来, 等. 磁控溅射镀膜膜厚均匀性设计方法[J]. 真空, 2010, 47(6): 6-9.
    [8] Yu He, Wang Tao, Wu Zhiming, et al. Influence of rotation revolution on time evolution of growth uniformity of magnetron sputtered films[J]. Chinese Journal of Vacuum Science and Technology, 2010, 30(2): 149-143. (in Chinese)于贺, 王涛, 吴志明, 等. 公-自转磁控溅射镀膜系统薄膜沉积均匀性的研究[J]. 真空科学与技术学报, 2010, 30(2): 149-143.
    [9] Zhang Yichen, Gao Shitie, Chen Wang. On the film thickness uniformity circular via magnetron sputtering with small plane target[J]. Vacuum, 2010, 47(2): 21-26. (in Chinese)张以忱, 高士铁, 陈旺. 小圆平面靶磁控溅射镀膜均匀性研究[J]. 真空, 2010, 47(2): 21-26.
    [10] Fu Xiuhua, Yang Yongliang, Liu Guojun, et al. Research of uniformity of diamond-like carbon on extensive head covering[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(1): 181-184. (in Chinese)付秀华, 杨永亮, 刘国军, 等. 大面积头罩上类金刚石薄膜均匀性研究[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(1): 181-184.
    [11] Li Kaipeng, Wang Duoshu, Li Chen, et al. Study on optical thin film parameters measurement method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(3): 1048-1052. (in Chinese)李凯朋, 王多书, 李晨, 等. 光学薄膜参数测量方法研究[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(3): 1048-1052.
    [12] Li Kaipeng, Wang Duoshu, Wang Jizhou, et al. Research of optical film parameters measuring methods[J]. Vacuum Cryogenics, 2013, 19(4): 224-227. (in Chinese)李凯朋, 王多书, 王济州, 等. 膜层的光学薄膜参数测量方法研究[J]. 真空与低温, 2013, 19(4): 224-227.
  • [1] 张亚凯, 陈晖, 白振岙, 庞亚军, 王雨雷, 吕志伟, 白振旭.  多波长红光金刚石拉曼激光器 . 红外与激光工程, 2023, 52(8): 20230329-1-20230329-7. doi: 10.3788/IRLA20230329
    [2] 金舵, 白振旭, 范文强, 齐瑶瑶, 丁洁, 颜秉政, 王雨雷, 吕志伟.  金刚石布里渊激光器实现4倍线宽窄化 . 红外与激光工程, 2023, 52(8): 20230295-1-20230295-4. doi: 10.3788/IRLA20230295
    [3] 王云哲, 张鲁薇, 邵俊峰, 曲卫东, 康华超, 张引.  脉冲激光对石英基底Ta2O5/SiO2滤光膜的损伤效应研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220482-1-20220482-9. doi: 10.3788/IRLA20220482
    [4] 白振旭, 陈晖, 蔡云鹏, 丁洁, 齐瑶瑶, 颜秉政, 崔璨, 王雨雷, 吕志伟.  金刚石拉曼振荡器实现级联布里渊激光输出 . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220660-1-20220660-2. doi: 10.3788/IRLA20220660
    [5] 李牧野, 杨学宗, 孙玉祥, 白振旭, 冯衍.  单频连续波金刚石拉曼激光器研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(6): 20210970-1-20210970-11. doi: 10.3788/IRLA20210970
    [6] 张朝阳, 魏俊俊, 邢忠福, 彭志勇, 刘金龙, 陈良贤, 李成明.  金刚石膜表面微结构红外增透性能研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200199-1-20200199-8. doi: 10.3788/IRLA20200199
    [7] 李晓静, 郑子云, 史戈平, 高永亮.  制备光学金刚石膜的微波谐振腔设计及优化 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 156-163. doi: 10.3788/IRLA201948.S216001
    [8] 黄国俊, 陆益敏, 程勇, 田方涛, 米朝伟, 万强.  脉冲激光沉积法制备红外光学SiC薄膜特性研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 742003-0742003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0742003
    [9] 程勇, 陆益敏, 黄国俊, 米朝伟, 黎伟, 田方涛, 王赛.  磁场辅助激光沉积类金刚石膜初探 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1117002-1117002(5). doi: 10.3788/IRLA201948.1117002
    [10] 陆益敏, 黄国俊, 郭延龙, 程勇, 韦尚方.  双激光制备双层结构类金刚石膜的实验研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(11): 1121003-1121003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.1121003
    [11] 蔡颂, 熊彪, 陈根余, 吴吉平.  青铜金刚石砂轮的激光整形与修锐 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 406008-0406008(10). doi: 10.3788/IRLA201746.0406008
    [12] 邢昕, 袁伟, 李泽汉, 薛冰, 小林孝嘉, 杜鹃, 赵元安, 冷雨欣, 邵建达.  飞秒激光作用下啁啾镜膜层内损伤相关动力学 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1106005-1106005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1106005
    [13] 陆益敏, 郭延龙, 黄国俊, 黎伟, 万强, 唐璜.  脉冲激光沉积低内应力多层类金刚石膜 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 921001-0921001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0921001
    [14] 张圣斌, 左敦稳, 卢文壮.  金刚石衬底的氧化钒薄膜光电特性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1221001-1221001(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1221001
    [15] 董志伟, 张伟斌, 郑立威, 姜涛, 范国祥, 赵煦, 赵清亮, 陈德应, 夏元钦.  利用飞秒激光和纳秒激光脉冲加工金刚石 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 893-896.
    [16] 左杨平, 卢文壮, 张圣斌, 余亚平, 冯森, 左敦稳.  面向激光防护应用的金刚石/V2O5 膜系设计与制备 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2491-2495.
    [17] 凌晓, 俞树荣, 张俊彦.  沉积气压对类金刚石薄膜结构和性能的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1878-1882.
    [18] 刘华松, 刘杰, 王利栓, 姜玉刚, 冷健, 季一勤.  具有亚表面损伤层基底表面的激光减反膜设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2737-2741.
    [19] 于盛旺, 安康, 李晓静, 申艳艳, 宁来元, 贺志勇, 唐宾, 唐伟忠.  高功率MPCVD金刚石膜红外光学材料制备 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 971-974.
    [20] 付秀华, 杨永亮, 刘国军, 李琳, 潘永刚, Ewan Waddell.  大面积头罩上类金刚石薄膜均匀性研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 181-184.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  332
  • HTML全文浏览量:  48
  • PDF下载量:  129
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-24
  • 修回日期:  2015-11-27
  • 刊出日期:  2016-06-25

PLD法制备半球面均匀DLC膜的装置、仿真与实验

doi: 10.3788/IRLA201645.0621004
  • 1. 武汉军械士官学校 光电技术研究所,湖北 武汉 430075
    • 作者简介:

    程勇(1961-),男,教授,博士,主要从事全固态激光器与激光沉积功能薄膜等方面的研究。Email:gdyjs@263.net

    通讯作者: 陆益敏(1981-),讲师,博士,主要从事光电技术应用、激光沉积功能薄膜方面的研究。Email:luyimin_zy@163.com
  • 收稿日期: 2015-10-24
  • 修回日期: 2015-11-27
  • 刊出日期: 2016-06-25

  • 中图分类号: TN249

摘要: 由于激光烧蚀靶材形成的等离子体羽辉呈高斯分布,导致沉积的大面积薄膜尤其是球面衬底上的薄膜极不均匀,严重限制了脉冲激光沉积法的应用。设计构建了旋转与变速摆动相结合的三维衬底机构,实现对半球面不同区域的连续沉积,保证了膜层的均匀性;建立膜厚分布的数学模型,模拟分析了运动参数对膜厚分布的影响;首次利用脉冲激光沉积技术制备出口径200 mm大尺寸半球面衬底上的均匀类金刚石膜,顶角80范围内膜厚不均匀性5%。脉冲激光沉积法在大口径半球面衬底上制备均匀类金刚石膜在空间观测等领域均具有巨大的应用前景。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (12)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计