本文选取KrF准分子激光器
，在Si
，Ge光学衬底上造备了碳化硼薄膜
，钻研了分歧激光能量、靶材与衬底距离、衬底负偏压等前提对薄膜机能的影响
。利用嘎凤叶变换红表光谱仪(FT—IR)和纳米压痕仪
，并凭据光学薄膜测试的通用尺度
，对样品的光学透过率、纳米硬度及膜层与衬底的结合机能进行了测试
。了局批注：Si
，Ge衬底单面镀碳化硼薄膜后最高透过率提高1O 以上
，纳米硬度提高到未镀膜的3倍以上
，且膜层与衬底有较好的结合机能
，批注造备的碳化硼薄膜可对光学资料起到较好的增透；ぷ饔
。

碳化硼拥有高硬度、高熔点、高弹性模量等多多的优异机能
，自1858年发现以来
，在机械、电子、热学、化学领域受到资料钻研者越来越多的关注
，可宽泛用于造作各类耐磨零件、热电偶元件、高温半导体等
，但其在光学方面的利用钻研相对较少
。碳化硼折射率约为2.2
，而常用光学资料如Si( 一3.42)
，Ge( 一4.0)折射率较大
，在光学衬底上镀造碳化硼薄膜有可能起到增透；ぷ饔
。选取粒子束沉积的碳化硼薄膜可将在紫表线领域内(67.O～121.6 rim)的垂直入射光的反射率提高3O 
。碳化硼薄膜的造备步骤钻研较多的是化学气相、沉积法和磁控溅射法
。为了使碳化硼薄膜得到更宽泛的利用
，必须提高碳化硼薄膜与衬底的结合力
，降低其应力并提高薄膜的均匀致密性
。

国表发展了激光沉积法造备碳化硼薄膜的钻研
，如选取KrF激光(248 nm)和Nd：YAG四倍频激光(266 nm)造备碳化硼膜
，发现碳和硼原子比及结合状态等都与激光通量密杜仔关;在分歧衬底温度、衬底偏压等前提下造备了碳化硼薄膜
，钻研了薄膜的表表描摹、碳和硼比例、吸收及硬度等个性
，发现当激光能量密度为5 J/cm 时
，薄膜硬度最高
。硅和锗是当前最常用的红表光学资料
，本文选取激光沉积法在这两种资料上造备了碳化硼薄膜
，钻研了分歧激光能量、靶材与衬底距离、衬底负偏压等对薄膜机能的影响
，并对薄膜的光学透过率、硬度及与衬底的结合机能进行了测试分析
。

1、碳化硼薄膜造备

该尝试选取Compex205型KrF准分子激光器(波长248 nlTl
，脉宽20 ns
，沉复频率50 Hz
，单脉冲能量幼于850 mJ)
，靶材由碳化硼粉末烧结而成
，大幼为+30 mm
，将碳化硼粉末与石墨粉混合造靶
，并调节石墨粉的比例
，可节造靶材中硼的含量
，衬底选用P型Si和Ge
，大幼为$25.4 mm
。衬底在放入真空室前吓酌金刚石粉悬液洗濯形成微缺点
，以提高薄膜与衬底的结合力
，再用乙醇洗濯去除表表有机物
，烘干后立即放入真空室
，同时为了进一步提高薄膜的结合机能
，在镀膜前将衬底选取Ar 溅射洗濯10 min
。在室温、真空度1O Pa前提下
，别离在分歧激光能量(200～800 mJ)、靶材与衬底距离(4～8 cm)和衬底负偏压(0～一600 V)前提下镀造了碳化硼薄膜
，选取Nicolet6700型嘎凤叶变换红表光谱仪(FT—IR)对Si
，Ge样片的透过率进行丈量
，选取Nano Indenter G2OO0型纳米压痕仪对样品表表的纳米硬度及弹性模量进行丈量
，并凭据光学薄膜测试的通用尺度
，对样品的膜层与衬底结合机能进行了测试
。

2、尝试了局与会商

在激光沉积薄膜过程中
，激光的个性参数对薄膜的机能有较大的影响
。激光波长重要影响等离子体中离子的能量
，激光功率密度则对离子能量及薄膜的成长速度都有影响
。在靶材与衬底距离4 cm的前提下
，别离选取200
，300
，400
，500
，700
，800 mJ激光能量
，在Si衬底上造备了薄膜
，经红表光谱仪测试发现
，样品的最高透过率随着激光能量的增长而增长
，但是在800 mJ前提下造备的样品薄膜表表略有脱落
，注明此时薄膜的应力较大
，并且800 mJ时样品的透过率也只比700 mJ时样品的透过率大0.5 9/6左右
，综合思考
，以为激光的最佳能量约为700 mJ
。在此前提下
，对靶材与衬底距离进行优化
，发现靶材与衬底间的距离不是越幼越好
，也不是越大越好
，而是存在一个最佳值
，得到靶材与衬底的最佳距离为6 cm
。衬底负偏压是激光沉积法造备薄膜时一个沉要的辅副伎俩
，通常以为负偏压对薄膜机能的影响重要表此刻两个方面：一是负偏压加强了等离子体对衬底的轰击作用
，凹坑微缺点的产生增大了薄膜与衬底的接触面积
，加强了结合强度;二是负偏压可扭转等离子体中离子的动能和薄膜的沉积速度
，离子动能的扭转可能会对薄膜的结构与机能产生影响
。别离在衬底偏压0
，一200
，一300
，一400
，一500
，一600 V前提下在样品上造备了碳化硼薄膜
，发此刻此尝试前提下衬底加负偏压对薄膜的光学透过率险些无影响
，这可能是由于本设备所能提供的最高负偏压一600 V不够高
，还不能对等离子体产生质的扭转
。典型样品的具体尝试参数及单面镀膜后的峰值透过率见表1
。

表1样品的尝试参数

最佳前提下的单面镀碳化硼薄膜的8i
，Ge样品及未镀膜的Si
，Ge衬底红表透过率对比曲线如图1所示
，测试了局批注
，镀碳化硼薄膜后si片和Ge片的最高透过率别离由53 和45 提高到65.8 和59.2 
。另表Ge片上碳化硼薄膜看到了在10 gm左右有显著吸收
，si片镀膜后10 m左右的吸收也有所增大
，这与文件E8]Si片上镀膜后看到了B—c键(1085 cm )典型吸收的了局类似
。

图1 Si
，Ge样品的红表透过率曲线

利用纳米压痕仪
，选取陆续刚度丈量技术和最新的薄膜资料力学模型
，对样品表表的纳米硬度及弹性模量进行丈量
，保障测试了局在膜厚2O 之内根基没有衬底效应的影响
，所有样品别离进行10个分歧地位的压痕测试
，压痕的间距至少维持在最大压痕深度的30倍以预防压痕应力场的相互影响
。测试发现
，样品的纳米硬度大于33 GPa
，而弹性模量大于387 GPa
，而Si
，Ge资料自身的纳米硬度仅为10 GPa左右
。

为了检验膜层与衬底资料的结合机能
，凭据光学薄膜测试的通用尺度
，用通明玻璃胶带粘拉
，膜层无脱落
。在浓度为5.0 9/6的氯化钠溶液中
，常温下浸泡24 h
，膜层也无脱落
，注明膜层满足光学薄膜的使用要求
。同时
，我们将样品放在沸水中浸泡24 h后
，发现样品表表的膜层无缺无损
，透过率测试也无显著降落
，注明膜层的耐用性强
。在前面钻研了分歧衬底偏压前提下
，膜层的光学透过率根基无变动
，而在结合机能尝试中
，发现随着衬底负偏压的增大
，样品膜层耐水煮功夫逐步变长
，即相比力而言
，在衬底负偏压一600 V前提下造备的碳化硼薄膜与衬底的结合能力最强
，注明衬底负偏压能够提高薄膜与衬底的结合力
。

通过尝试了局能够看出
，本步骤造备的碳化硼薄膜对Si
，Ge光学资料拥有很好的增透作用
，膜层硬度较高
，同时与衬底结合机能好
，能够作为光学资料很好的增透；つ
。类金刚石膜拥有宽光谱透光、高硬度、高热导率和优良的不变性蹬着点
，其作用已经得到了普遍的意识和关注
，但是由于其与某些光学资料
，如硫化锌等
，存在着理化机能差距大等问题
，无法直接牢固地镀造在这些光学资料上
，利用碳化硼膜与类金刚石膜的复合膜系有望解决这一难题
，并且碳化硼膜的热不变性更优于类金刚石膜
，所以其复合膜系也可扩大类金刚石膜的利用领域
。

3、结 论

本文利用KrF准分子激光器
，选取激光沉积薄膜步骤与工艺
，在分歧激光能量、靶材与衬底距离及衬底负偏压前提下
，在Si
，Ge光学资料上造备了碳化硼薄膜
，钻研了分歧工艺前提对沉积薄膜机能的影响
，并对薄膜的透过率、硬度及其与衬底的结合机能等进行了测试
。了局批注
，si
，Ge样品镀造碳化硼薄膜后透过率都有显著提高
，最高透过率别离由53 和45 上升到65.8 和59.2%
，而其硬度也提高到未镀膜时的3倍以上
，凭据光学薄膜的通用尺度测试也批注膜层与衬底的结合机能较强
，总体来说本钻研造备的碳化硼薄膜能够对光学资料起到较好的增透；ぷ饔
。