RB—SiC高致密、超光滑SiC表面改性涂层的制备

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1、航天返回与遥感第32卷第6期74SPACECRAFTrRECOVERY&REMOTESENSING2011年12月RB—SiC高致密、超光滑SiC表面改性涂层的制备苑永涛刘红陈益超敬畏宋宁方敬忠(中国科学院光电技术研究所，成都610209)摘要为了获得高质量光学表面的碳化硅反射镜．利用射频磁控溅射方法．在直径80mm的RB—SiC基片上沉积了厚约60txm的SiC致密改性涂层，使用传统机械抛光方法对改性层进行超光滑加工。并测试了改性前后的表面粗糙度。结果表明．抛光后SiC表面改性RB—SiC反射镜表面粗糙度均方根(rms)值达到了0．316

2、nm。获得了具有较高光学表面质量的超光滑RB—SiC材料。关键词反应烧结碳化硅射频磁控溅射表面改性材料制备光学反射镜中图分类号：0484文献标识码：A文章编号：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材料是近二三十年问发展起来的新型光学材料，它具有较低的密度、较高的强度及弹性模量、较低的

5、热膨胀系数、良好的导热性能以及优越的耐腐蚀性能，成为制备空间光学和高能激光领域的备选反射镜材料【。SiC反射镜常用的制备方法有化学气相沉积法(CVD)、热压烧结法(HP)、反应烧结法(RB)等。其中反应烧结法制备SiC材料，具有工艺简单、烧结温度低等优点，是制备大尺寸、复杂形状碳化硅的最有效方法。但是。由于制备工艺的特点，反应烧结碳化硅(ReactionBondedSiliconCarbide，RB—sic)材料是由SiC与si组成的两相结构材料，一般含有10％一30％的自由硅，导致RB—SiC反射镜光学表面粗糙度较大，其表面光学加工精度一

6、般只能达到lnm(rms)左右，达不到超光滑镜面的水平，无法满足高性能光学系统的要求。表面改收稿日期：2011-06—13基金项目：领域前沿部署课题(C09K007)第6期苑永涛等：RB—SiC高致密、超光滑SiC表面改性涂层的制备75性是提高RB～SiC材料表面光学加工性能的有效且比较经济的途径。所谓表面改I生，即在RB—SiC材料表面制备一层与基底结合牢固、抛光性能良好、具有相当厚度的致密涂层，然后对致密涂层进行光学精密抛光．以获得较高质量的光学表面。目前常用的表面改性技术有物理气相沉积(PVD)Si和CVDsic。PVDSi改性涂层因

7、其沉积温度较低、更容易抛光而受到广泛关注，但是，PVDSi涂层由于硅与基底碳化硅材料材质的不同而在物理化学性能上存在着差异，可能影响其性能。而CVDSiC法在沉积SiC涂层时工作温度较高(大于1000％)，容易产生应力导致衬底变形，另外，沉积速率慢、成本高和难以大型化的缺点也限制了CVD法的进一步应用。因此，寻找一种高效低成本的RB—SiC表面改性涂层制备技术已势在必行。磁控溅射镀膜技术是比较常用的物理气相沉积方法，具有成膜速率快、膜层均匀致密、膜基结合强度高等优点，而且设备简单，工艺可重复性好，制备周期短，是一种适宜制备较厚改性膜层的方法

8、。本文利用磁控溅射镀膜技术，在RB—SiC基片上制备SiC表面改性涂层，然后使用传统机械抛光方法对改性RB—SiC材料进行超光滑加工，最终获得了表面粗糙度值达0．316nm(rm