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1、航天返回與遙感第32卷第6期74SPACECRAFTrRECOVERY&REMOTESENSING2011年12月RB—SiC高致密、超光滑SiC表面改性涂層的制備苑永濤劉紅陳益超敬畏宋寧方敬忠(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所，成都610209)摘要為了獲得高質(zhì)量光學(xué)表面的碳化硅反射鏡．利用射頻磁控濺射方法．在直徑80mm的RB—SiC基片上沉積了厚約60txm的SiC致密改性涂層，使用傳統(tǒng)機(jī)械拋光方法對(duì)改性層進(jìn)行超光滑加工。并測(cè)試了改性前后的表面粗糙度。結(jié)果表明．拋光后SiC表面改性RB—SiC反射鏡表面粗糙度均方根(rms)值達(dá)到了0．316
2、nm。獲得了具有較高光學(xué)表面質(zhì)量的超光滑RB—SiC材料。關(guān)鍵詞反應(yīng)燒結(jié)碳化硅射頻磁控濺射表面改性材料制備光學(xué)反射鏡中圖分類號(hào)：0484文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009—8518(2011)06—0074—04PreparationofHighCompactandSuper-smoothSiCSurfaceModificationCoatingonRB-SiCMirrorYuanYongtaoLiuHongChenYichaoJingWeiSongNingFangJingzhong(InstituteofOpticsandElectroni
3、cs，ChineseAcademyofSciences，Chengdu610209，China)AbstractInordertomanufactureRB-SiCmirrorsoffineopticalsurface，601xmthickSiCcoatingwaspreparedbyRFmagnetronsputteringonRB—SiCsubstrateof80mmdiameterandthenpolished．TestswithZYGOsurfaceprofilometershowthatthesurfaceroughnessrUS
4、ofthesurface-modifiedRB-SiCachievesO．316nm．Therefore，themagnetronsputteredSiCcoatingcansatisfytherequirementsofRB—SiCsurfacemodification．KeywordsRB-SiCRFmagnetronsputteringSurfacemodificationMaterialpreparationOpticalmirror1引言SiC材料是近二三十年問(wèn)發(fā)展起來(lái)的新型光學(xué)材料，它具有較低的密度、較高的強(qiáng)度及彈性模量、較低的
5、熱膨脹系數(shù)、良好的導(dǎo)熱性能以及優(yōu)越的耐腐蝕性能，成為制備空間光學(xué)和高能激光領(lǐng)域的備選反射鏡材料【。SiC反射鏡常用的制備方法有化學(xué)氣相沉積法(CVD)、熱壓燒結(jié)法(HP)、反應(yīng)燒結(jié)法(RB)等。其中反應(yīng)燒結(jié)法制備SiC材料，具有工藝簡(jiǎn)單、燒結(jié)溫度低等優(yōu)點(diǎn)，是制備大尺寸、復(fù)雜形狀碳化硅的最有效方法。但是。由于制備工藝的特點(diǎn)，反應(yīng)燒結(jié)碳化硅(ReactionBondedSiliconCarbide，RB—sic)材料是由SiC與si組成的兩相結(jié)構(gòu)材料，一般含有10％一30％的自由硅，導(dǎo)致RB—SiC反射鏡光學(xué)表面粗糙度較大，其表面光學(xué)加工精度一
6、般只能達(dá)到lnm(rms)左右，達(dá)不到超光滑鏡面的水平，無(wú)法滿足高性能光學(xué)系統(tǒng)的要求。表面改收稿日期：2011-06—13基金項(xiàng)目：領(lǐng)域前沿部署課題(C09K007)第6期苑永濤等：RB—SiC高致密、超光滑SiC表面改性涂層的制備75性是提高RB～SiC材料表面光學(xué)加工性能的有效且比較經(jīng)濟(jì)的途徑。所謂表面改I生，即在RB—SiC材料表面制備一層與基底結(jié)合牢固、拋光性能良好、具有相當(dāng)厚度的致密涂層，然后對(duì)致密涂層進(jìn)行光學(xué)精密拋光．以獲得較高質(zhì)量的光學(xué)表面。目前常用的表面改性技術(shù)有物理氣相沉積(PVD)Si和CVDsic。PVDSi改性涂層因
7、其沉積溫度較低、更容易拋光而受到廣泛關(guān)注，但是，PVDSi涂層由于硅與基底碳化硅材料材質(zhì)的不同而在物理化學(xué)性能上存在著差異，可能影響其性能。而CVDSiC法在沉積SiC涂層時(shí)工作溫度較高(大于1000％)，容易產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致襯底變形，另外，沉積速率慢、成本高和難以大型化的缺點(diǎn)也限制了CVD法的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，尋找一種高效低成本的RB—SiC表面改性涂層制備技術(shù)已勢(shì)在必行。磁控濺射鍍膜技術(shù)是比較常用的物理氣相沉積方法，具有成膜速率快、膜層均勻致密、膜基結(jié)合強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝可重復(fù)性好，制備周期短，是一種適宜制備較厚改性膜層的方法
8、。本文利用磁控濺射鍍膜技術(shù)，在RB—SiC基片上制備SiC表面改性涂層，然后使用傳統(tǒng)機(jī)械拋光方法對(duì)改性RB—SiC材料進(jìn)行超光滑加工，最終獲得了表面粗糙度值達(dá)0．316nm(rm
