鋁酸鈣紅外玻璃（簡(jiǎn)稱CAB 玻璃）[1]，是一種優(yōu)良的透紅外光學(xué)玻璃，具有類似于藍(lán)寶石的紅外透過(guò)性能，涵蓋可見(jiàn)光區(qū)和1~3 μm，3~5 μm兩個(gè)紅外大氣窗口，長(zhǎng)波截止在6 μm左右，能夠進(jìn)行多光譜大通量傳輸，且耐溫度急變性能好，機(jī)械性能和表面強(qiáng)度高，是制造紅外透過(guò)窗口的理想材料，常用作透紅外的窗口或頭罩材料，由于CAB 玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性較差，并且考慮到其應(yīng)用環(huán)境，故需要在CAB 玻璃表面加鍍一層硬質(zhì)防護(hù)膜。

　　SiO2 薄膜具有良好的耐磨性、較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性、高透光性、較高的抗激光損傷能力以及機(jī)械性能極為牢固等優(yōu)點(diǎn)[2,3]，廣泛用于制備減反射膜、濾光片以及與其它一些折射率較高的薄膜材料相匹配用于制備高反射膜[4,5]。結(jié)合SiO2 薄膜的優(yōu)點(diǎn)，考慮在CAB 玻璃上加鍍一層SiO2 薄膜作為硬質(zhì)防護(hù)膜層。SiO2 膜制備方法很多，根據(jù)CAB 玻璃的物化特性，主要考慮物理氣相沉積方法，試驗(yàn)了離子束濺射(IBS)、磁控濺射(MS)和電子束+ 離子束輔助沉積(IAD)等三種方法。

1、SiO2 膜制備

　　基片為尺寸Φ30×3 mm 的CAB 玻璃，鍍前采用酒精、乙醚混合液仔細(xì)擦拭干凈，并用干燥氮?dú)獯蹈�。為保證制備樣品性能一致性，將一次制備三個(gè)樣品，分別進(jìn)行后續(xù)測(cè)試。具體的制備參數(shù)見(jiàn)表1。其中，IBS 法和MS 法膜層沉積速率由試驗(yàn)進(jìn)行標(biāo)定，然后通過(guò)時(shí)間控制膜層的厚度；IAD 法則通過(guò)石英晶振儀來(lái)控制沉積速率和膜層厚度。

表1 SiO2 薄膜三種不同制備方法具體工藝參數(shù)

3、結(jié)論

　　由前面的測(cè)試分析結(jié)果可知：三種制備方法制備的SiO2 薄膜均具有良好的性能，相對(duì)來(lái)講，IBS 法和MS 法性能更為接近，略優(yōu)于IAD 法。考慮到制備成本，最終選用MS 法做為CAB 玻璃SiO2 防護(hù)膜的制備方法。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 劉永華,祖成奎,趙慧峰,等.鋁酸鈣玻璃組成與透紅外性能的研究[C].中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)2003 年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集,2003.
　　[2] 趙妙, 周代兵, 譚滿清, 等. 雙源電子束蒸發(fā)制備Si/SiO2 光學(xué)薄膜的工藝[J]. 半導(dǎo)體學(xué)報(bào),2006,35(9):1586- 1589.
　　[3] 李大偉,陶春先,李笑,等. 1064 nm 與532 nm 激光對(duì)電子束蒸發(fā)制備的HfO2/SiO2高反膜損傷比較[J]. 強(qiáng)激光與粒子束,2008,26(9): 1457- 1460.
　　[4] 朱從善,湯家苗. 二氧化硅增透膜的制備方法[P]. 中國(guó)專利,97106405. 9.
　　[5] 湯家苗,朱從善. 溶膠—凝膠法制備高強(qiáng)度二氧化硅增透膜的研究[J]. 光學(xué)學(xué)報(bào),1998,20(2): 242- 246.
　　[6] 張?zhí)┤A. 微/ 納米力學(xué)測(cè)試技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004,71.
　　[7] Bhushan B.Handbook of Micro/Nanotribology.2nd,BocaRaton:CRC Press,1999,100.
　　[8] 蔡,石玉龍,周建.現(xiàn)代薄膜材料與技術(shù)[M].上海:華東理工大學(xué)出版社,2007,42.
　　[9] 田民波.薄膜技術(shù)與薄膜材料[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006,442.

　　【作者】 金揚(yáng)利； 趙華； 祖成奎； 韓濱；

　　【Author】 JIN Yang-li,ZHAO Hua,ZU Cheng-kui,HAN Bin(China Building Materials Academy,Beijing 100024,China)

　　【機(jī)構(gòu)】 中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院；

　　【摘要】 采用IAD、IBS、MS等三種方法在CAB玻璃上制備了SiO2膜層,通過(guò)納米壓痕和劃痕儀測(cè)量了膜層的納米硬度和摩擦系數(shù);利用傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀對(duì)薄膜光譜性能進(jìn)行了測(cè)量;利用SEM,觀測(cè)膜層表面和斷面形貌。結(jié)果表明:不同方法制備的SiO2膜層,聚集密度、硬度和摩擦系數(shù)不相同,其中,IBS法制備膜層硬度最高,MS法所制備膜層,硬度略低,而IAD法制備的膜層硬度最低;摩擦系數(shù)上,IBS法和IAD法相當(dāng),較MS法制備的膜層摩擦系數(shù)要高。從成膜基理上,對(duì)上述結(jié)論給出了理論分析。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,選用MS法作為CAB玻璃保護(hù)膜的制備方法。

　　【Abstract】 SiO2 films were deposited on CAB glass by three different methods,ie.,IAD,IBS and MS,with their nanohardnesses and friction coefficients measured by nano-scratcher/indenter.The transmittances of the film were indicatedby the FT-IR 1000 spectrometer and its surface and fracture morphology were observed by SEM.The results showed that the packing density,nanohardness and friction coefficient of the films prepared differently are different from each other,among which the nanohardness of the films prepared by IBS,MS and IAD are ranked the 1st,2nd and 3rd,respectively.With respect to the friction coefficient,it is shown that MS<IAD=IBS.Based on the theoretical analysis andtest results of the different ways to deposit the SiO2 film on CAB glass,a conclusion is drawn that MS(magnetron sputtering) is regarded as the best.

　　【關(guān)鍵詞】 SiO2膜； 納米硬度； 摩擦系數(shù)； SEM；

　　【Key words】 SiO2 films； nanohardness； friction coefficient； SEM；