硫化锌光学元件射频离子束刻蚀技术研究

发布时间：2022-12-06 05:03

　　随着光学技术的不断发展,对光学元件的精度要求越来越高。硫化锌材料具有良好的红外特性,其光学元件在红外窗口、整流罩等方面被广泛应用,但这些应用对硫化锌表面粗糙度具有较高要求,而离子束抛光可以加工出高精度的光学元件。因此,对硫化锌光学元件的离子束抛光研究具有很高的应用价值。本文主要采用离子束刻蚀技术对硫化锌晶片进行刻蚀抛光。首先利用SRIM软件模拟了入射离子轰击硫化锌表面。采用离子束刻蚀机直接刻蚀硫化锌,研究不同工艺参数对硫化锌晶片表面粗糙度的影响。此外采用XRD及XPS对硫化锌晶片微观分析。最后利用镀膜的方式制备平坦化层,并对硫化锌进行离子束沉积修正抛光。具体如下:（1）采用SRIM软件模拟Ar离子垂直入射硫化锌表面。仿真出入射离子在硫化锌表层的分布及射程统计等。（2）研究了离子束入射能量、离子束入射角度、离子束流、刻蚀时间、旋转速度对硫化锌表面粗糙度的影响。实验表明最佳工艺参数为:离子束入射能量450e V、入射角度45°、离子束流35m A、刻蚀时间1h、旋转速度60r/min。（3）通过XRD分析可知,所用硫化锌为立方闪锌矿结构。利用XPS分析Ar离子刻蚀前后的硫化锌晶片,可知Ar... 

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 晶体表面刻蚀抛光加工工艺
    1.3 ZnS材料特性及其应用
        1.3.1 ZnS材料特性介绍
        1.3.2 ZnS材料的应用
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 离子束刻蚀抛光研究现状
        1.4.2 ZnS晶体刻蚀抛光研究现状
    1.5 论文主要研究内容及章节安排
        1.5.1 主要研究内容
        1.5.2 论文章节安排
    1.6 本章小结
2 ZnS刻蚀抛光的前期准备
    2.1 ZnS晶片初加工及清洗
        2.1.1 ZnS晶片表面初加工
        2.1.2 ZnS晶片表面清洗
    2.2 ZnS晶片表面评价参数与表面粗糙度测量
        2.2.1 ZnS晶片表面评价参数
        2.2.2 ZnS晶片表面粗糙度测量
    2.3 本章小结
3 离子束刻蚀抛光ZnS工艺研究
    3.1 SRIM软件模拟
    3.2 离子束刻蚀抛光机理及刻蚀设备
        3.2.1 离子束刻蚀抛光机理
        3.2.2 离子束刻蚀设备
    3.3 离子束刻蚀抛光ZnS晶片技术路线
    3.4 离子束刻蚀抛光ZnS晶片实验结果与分析
        3.4.1 离子束入射能量参数实验及结果分析
        3.4.2 离子束流参数实验及结果分析
        3.4.3 离子束入射角度参数实验及结果分析
        3.4.4 刻蚀时间参数实验及结果分析
        3.4.5 旋转速度参数实验及结果分析
    3.5 ZnS晶片微观分析
        3.5.1 ZnS晶片表面表征方法
        3.5.2 ZnS晶片表面XRD检测及结果分析
        3.5.3 ZnS晶片表面XPS检测及结果分析
    3.6 本章小结
4 离子束沉积修正抛光ZnS工艺研究
    4.1 离子束沉积修正抛光工艺机理
    4.2 ZnS晶片离子束沉积修正抛光技术路线
    4.3 ZnS晶片离子束沉积修正抛光
        4.3.1 薄膜制备实验及结果分析
        4.3.2 牺牲层实验及结果分析
    4.4 ZnS薄膜表面XPS检测及分析
    4.5 本章小结
5 结论
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]三维表面粗糙度的表征和应用[J]. 何宝凤,魏翠娥,刘柄显,丁思源,石照耀.  光学精密工程. 2018(08)
[2]ZnS光学表面平坦化工艺研究[J]. 姬娇,刘卫国,周顺,包强.  西安工业大学学报. 2015(12)
[3]离子源工艺参数对BCB胶刻蚀速率和表面粗糙度的影响[J]. 包强,刘卫国,蔡长龙,周顺,陈智利,惠迎雪,姬娇.  应用光学. 2015(05)
[4]ZnS离子束抛光过程中的粗糙度演变[J]. 武磊,刘卫国,蔡长龙,陈智利,周顺,郭延.  西安工业大学学报. 2014(12)
[5]浴法抛光中抛光粉粒径对去除效果影响的试验研究[J]. 张杨,徐清兰,陈梅,张蓉竹.  光学技术. 2014(06)
[6]热压硫化锌的超精密磨削加工[J]. 陈冰,郭兵,赵清亮,饶志敏,姚光.  光学精密工程. 2014(08)
[7]硫化锌晶体加工工艺技术研究[J]. 陈琦,付秀华,贾宗合,孔祥慰,肖颖.  长春理工大学学报(自然科学版). 2013(Z2)
[8]氩离子刻蚀还原氧化铜的XPS研究[J]. 李晓莉,谢方艳,龚力,张卫红,于晓龙,陈建.  分析测试学报. 2013(05)
[9]工艺参数对电感耦合等离子体刻蚀ZnS速率及表面粗糙度的影响[J]. 邢静,蔡长龙.  西安工业大学学报. 2013(02)
[10]超光滑光学表面加工技术发展及应用[J]. 马占龙,刘健,王君林.  激光与光电子学进展. 2011(08)

博士论文
[1]离子束抛光大口径非球面去除模型与工艺研究[D]. 唐瓦.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[2]光学镜面离子束加工材料去除机理与基本工艺研究[D]. 焦长君.国防科学技术大学 2008

硕士论文
[1]离子束抛光去除特性研究[D]. 段沽坪.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[2]ZnO/ZnS-Ag2S核壳纳米棒的制备、表征及光催化性能研究[D]. 刘姗.天津大学 2013
[3]曲表面光刻胶涂覆技术研究[D]. 雷国韬.长春理工大学 2012
[4]高精度球体类零件离子束确定性修形技术研究[D]. 廖文林.国防科学技术大学 2010
[5]超精密加工表面粗糙度测量方法对比及功率谱密度评价[D]. 陈建超.哈尔滨工业大学 2009



本文编号：3711115