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用作红外探测器窗口的硫化锌,你了解多少?

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浏览:- 发布日期:2022-06-28 10:19:48【

在前面介绍了石英玻璃、蓝宝石、单晶硅、碳化硅、微晶等多种半导体材料之后,今天,卓精艺来介绍硫化锌,这种用作红外探测器窗口的材料。

硫化锌材料的介绍及应用

硫化锌是一种无机化合物,化学式为ZnS,为白色或微黄色粉末,见光色变深。在干燥空气中稳定,久置湿空气中或含有水分时,渐氧化为硫酸锌。

硫化锌是一种宽禁带(3.72 eV)II-VI族半导体材料,在近红外(1~3μm)、中红外(3~5μm)、远红外(8~12μm)等多个光谱波段具有较高的光学透过率,具有适中的机械性能、热学性能和化学稳定性,是一类重要的光电子功能材料。多光谱波段透过型ZnS体材料在整流罩、红外透镜、红外窗口等领域具有广泛应用。

硫化锌晶体是一种重要的红外透过材料,在中红外和远红外区域光学性能良好。硫化锌晶体用作红外探测器的窗口,一般直径18~30mm,厚度1~3mm。

红外光学硫化锌的主要制备技术

红外光学硫化锌(ZnS)材料制备技术主要包括化学气相输运(CVT)、熔体生长、热升华、热压(HP)、化学气相沉积(CVD)及其后续的热等静压(HIP)等。

基于CVD和HP技术制备的ZnS,在10.6μm处的透过率大于70%,能满足红外光学应用要求。

基于熔体生长和升华法技术制备的ZnS,由于其透过率低,无法满足红外应用。

基于CVT技术制备的ZnS,其透过率数据尚未见报道。

目前,只有HP和CVD-HIP技术实现了商业应用。

不同温度下的硫化锌晶体

-不同沉积温度条件下ZnS-std晶体表面形貌及颜色,(a)600℃,(b)670℃,(c)720℃,(d)750℃-

采用化学汽相沉积方法制备的ZnS晶体在 8~12μm(8000~12000nm)的远红外区域透过曲线平稳,透过率可达73%以上,但在 3~5 μm(3000~5000nm)区域透过率开始下降,特别是在可见光区域(380~780nm)透过率迅速下降,透过性能变差,抛光后用肉眼能观察到晶体内部呈现云雾状态,这导致晶体在可见光区透过性能差。

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