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氮化钇粉末制备工艺的研究

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江西有色金属 2006年第2期20卷 29-31页

作者：杨瑞芳廖亮邵春欣谢建秋湖南稀土金属材料研究院湖南长沙410014

采用两步法制备氮化钇(YN)粉末。研究了温度、真空度和氮化时间对氮化钇粉末中原子比(Y/N)的影响。确定了最佳工艺条件,并试制出0.38mm和0.038mm的氮化钇粉末。

关键词：氮化钇粉末粒度制备工艺

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反应溅射法生长YOxNy薄膜的性能及红外光学应用研究

反应溅射法生长YOxNy薄膜的性能及红外光学应用研究

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作者：渠溪溪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

多光谱硫化锌能够实现近红外至长红外的光学透过,是飞行器红外窗口基底的首选材料。但是硫化锌质地较软,脆性大,当飞行器高速飞行时,在使役环境大气中,红外窗口会受到来自砂石、雨滴等的冲击损伤,故必须涂覆增透保护膜。并且,传统薄膜... 详细信息

多光谱硫化锌能够实现近红外至长红外的光学透过,是飞行器红外窗口基底的首选材料。但是硫化锌质地较软,脆性大,当飞行器高速飞行时,在使役环境大气中,红外窗口会受到来自砂石、雨滴等的冲击损伤,故必须涂覆增透保护膜。并且,传统薄膜材料的硬度已无法满足要求,故必须研制超硬增透保护薄膜材料。过渡族金属氮化物(T(transition)M(metal)N(nitrides))薄膜由于具有类似的高硬度、良好的热稳定性、良好的扩散阻挡性、抗氧化性、耐磨损和耐腐蚀等优异的光学和力学性质而受到了广泛的关注。但由于金属元素与氮元素较强的结合力,使薄膜在硬度提高的同时损失了红外透过性能。考虑到金属氧化物在红外增透方面良好的性能,故在氮化物薄膜中加入氧元素。本文采用射频反应磁控溅射方法,分别以石英片和硅片为衬底,研究制备参数中温度对氮化钇薄膜性能的影响,氧气流量对氮氧化钇薄膜性能的影响。并采用探针式轮廓仪、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、椭偏仪(SE)、紫外可见光分光光度计、纳米压痕等测试手段对薄膜的结构、光学特征、力学特征等进行了测试分析。根据测试结果,选择合适的温度和氧气流量分别在ZnS基底上镀制氮化钇和氮氧化钇薄膜,并用傅里叶红外光谱仪(FTIR)测试薄膜在红外范围的透过率。研究结果表明,衬底温度对氮化钇薄膜性能具有较大的影响。衬底温度对于薄膜的沉积速率没有太大影响;温度升高,薄膜的表面粗糙度降低;XRD结果表明,在室温至500℃范围内结晶相为氮化钇,并随温度升高,结晶度先下降后增加,在600℃时,薄膜中的结晶相变为氧化钇;XPS结果显示,衬底温度的升高使薄膜中成键氧含量增加,使得温度较高时薄膜中结晶相变为氧化钇;椭偏结果表明氮化钇为反常色散材料,消光系数一直维持在较小值;温度升高,氮化钇薄膜的光学带隙增加,但变化不明显,光学带隙值均为2.2eV左右;薄膜的硬度发生了较大的改变,衬底温度升高使薄膜硬度值有了显著的增加。氧气流量对于氮氧化钇薄膜的性能影响不大。随着氧气流量的增加,沉积速率逐渐下降;表面粗糙度下降;XRD结果显示,薄膜为立方氧化钇结构,氮元素以间隙原子形式存在,并且随氧气流量增加,结晶度逐渐下降;XPS结果显示,随氧气流量增加,薄膜中O元素的含量显著增加;椭偏结果证明氮氧化钇薄膜为正常色散材料;氧气流量增大时,薄膜光学带隙值增加,并且都大于YN的光学带隙值,小于YO的光学带隙值,说明通入氧气后,薄膜的光学性能有所提高;薄膜的硬度变化不明显。在ZnS衬底上分别镀制了氮化钇及氮氧化钇薄膜。氮化钇薄膜透过率最大为75%,在近红外及中红外波段范围内,透过率有所提高;氮氧化钇薄膜透过率最大为88%,在近红外、中红外及远红外波段范围内均有较大的提高。镀制氮化钇及氮氧化钇薄膜后的透过率均大于ZnS衬底70%的数值。并且氮化钇薄膜最大的硬度值为8.5 GPa,可以综合利用氮化钇薄膜的高硬度及氮氧化钇薄膜的高透过率,根据膜系设计理论,制备复合薄膜,达到红外增透保护的效果。

关键词：磁控溅射氮化钇氮氧化钇薄膜性能红外增透

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Electronic structure and physical properties of stable and metastable phases in YN: Density-functional theory calculations

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Chinese Science Bulletin 2008年第20期53卷 3131-3137页

作者： GUAN PengFei WANG ChongYu YU Tao Central Iron and Steel Research Institute Beijing 100081 China Chinese Center of Advanced Science and Technology (World Laboratory) P.O. Box 8730 Beijing 100080 China Department of Physics Tsinghua University Beijing 100084 China

Local density functional is investigated using the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method for YN in the hexagonal structure and the rocksalt structure and for hexagonal structures linking a layered hexagonal phase with wurtzite structure along a homogeneous strain transition path. It is found that the wurtzite YN is unstable and the layered hexagonal phase, labeled as ho, in which atoms are approximately fivefold coordinated, is metastable, and the rocksalt ScN is stable. The electronic structure, the physical properties of the intermediate structures and the energy band structure along the transition are presented. It is noticeable that the study of ScN provides an opportunity to apply this kind of material (in wurtzite[h]-derived phase).

关键词：氮化钇稳定相亚稳相相变电子结构密度泛涵理论计算

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