鋁酸鈣紅外玻璃（簡稱CAB 玻璃）[1]，是一種優良的透紅外光學玻璃，具有類似于藍寶石的紅外透過性能，涵蓋可見光區和1~3 μm，3~5 μm兩個紅外大氣窗口，長波截止在6 μm左右，能夠進行多光譜大通量傳輸，且耐溫度急變性能好，機械性能和表面強度高，是制造紅外透過窗口的理想材料，常用作透紅外的窗口或頭罩材料，由于CAB 玻璃的化學穩定性較差，并且考慮到其應用環境，故需要在CAB 玻璃表面加鍍一層硬質防護膜。

　　SiO2 薄膜具有良好的耐磨性、較強的化學穩定性、高透光性、較高的抗激光損傷能力以及機械性能極為牢固等優點[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]。結合SiO2 薄膜的優點，考慮在CAB 玻璃上加鍍一層SiO2 薄膜作為硬質防護膜層。SiO2 膜制備方法很多，根據CAB 玻璃的物化特性，主要考慮物理氣相沉積方法，試驗了離子束濺射(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、乙醚混合液仔細擦拭干凈，并用干燥氮氣吹干。為保證制備樣品性能一致性，將一次制備三個樣品，分別進行后續測試。具體的制備參數見表1。其中，IBS 法和MS 法膜層沉積速率由試驗進行標定，然后通過時間控制膜層的厚度；IAD 法則通過石英晶振儀來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

3、結論

　　由前面的測試分析結果可知：三種制備方法制備的SiO2 薄膜均具有良好的性能，相對來講，IBS 法和MS 法性能更為接近，略優于IAD 法。考慮到制備成本，最終選用MS 法做為CAB 玻璃SiO2 防護膜的制備方法。

參考文獻

　　[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].中國硅酸鹽學會2003 年學術年會論文摘要集,2003.
　　[2] 趙妙, 周代兵, 譚滿清, 等. 雙源電子束蒸發制備Si/SiO2 光學薄膜的工藝[J]. 半導體學報,2006,35(9):1586- 1589.
　　[3] 李大偉,陶春先,李笑,等. 1064 nm 與532 nm 激光對電子束蒸發制備的HfO2/SiO2高反膜損傷比較[J]. 強激光與粒子束,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]. 中國專利,97106405. 9.
　　[5] 湯家苗,朱從善. 溶膠—凝膠法制備高強度二氧化硅增透膜的研究[J]. 光學學報,1998,20(2): 242- 246.
　　[6] 張泰華. 微/ 納米力學測試技術及其應用[M]. 北京:機械工業出版社,2004,71.
　　[7] Bhushan B.Handbook of Micro/Nanotribology.2nd,BocaRaton:CRC Press,1999,100.
　　[8] 蔡,石玉龍,周建.現代薄膜材料與技術[M].上海:華東理工大學出版社,2007,42.
　　[9] 田民波.薄膜技術與薄膜材料[M].北京:清華大學出版社,2006,442.

　　【作者】 金揚利； 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)

　　【機構】 中國建筑材料科學研究總院；

　　【摘要】 采用IAD、IBS、MS等三種方法在CAB玻璃上制備了SiO2膜層,通過納米壓痕和劃痕儀測量了膜層的納米硬度和摩擦系數;利用傅里葉轉換紅外光譜儀對薄膜光譜性能進行了測量;利用SEM,觀測膜層表面和斷面形貌。結果表明:不同方法制備的SiO2膜層,聚集密度、硬度和摩擦系數不相同,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;摩擦系數上,IBS法和IAD法相當,較MS法制備的膜層摩擦系數要高。從成膜基理上,對上述結論給出了理論分析。根據試驗結果,選用MS法作為CAB玻璃保護膜的制備方法。

　　【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.

　　【關鍵詞】 SiO2膜； 納米硬度； 摩擦系數； SEM；

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