TWI583629B - 增加硫化鋅硬度之方法 - Google Patents

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Description

增加硫化鋅硬度之方法
本發明係關於增加硫化鋅硬度之方法。更具體而言，本發明係關於藉由將選擇性含量之特定摻雜劑加至硫化鋅而增加硫化鋅硬度，但不實質減損該硫化鋅之光學特性。
由於在可見光至長波長紅外線(long wavelength infrared,LWIR)譜帶(亦即0.6μm至14μm)具有高透射率，諸如硫化鋅之材料係非常適合用於紅外線(IR)物件之材料，例如用於可達到穿音速(transonic speed)之高速航空載具之窗以及穹頂。一般而言，硫化鋅之透射率可為約60%以及更高。然而，硫化鋅也是相對較軟的材料，而使得其不適用於高速航空載具。此等物件必須耐受雨水及砂土的衝擊，並在所欲的波長譜帶提供高透射率。然而，硫化鋅通常在雨水以及砂土的衝擊下受到可觀的損壞，而導致透射率喪失並實質增加散射的情形。散射係一般的物理程序，係當輻射(例如光或移動中的粒子)藉由位於其通過介質中之一個或多個局部的非均質而被迫自直線軌跡中偏離而發生。一般而言，雨水侵蝕試驗係於人造雨場中進 行，以2mm標稱直徑的雨滴以約25.4mm/hr之降雨率落下，並以約210m/秒之速率衝擊樣本，暴露時間約20分鐘。通常試驗係由位於萊特派特森空軍基地(Wright Patterson Air Force Base,Dayton,Ohio)之戴頓大學研究中心(University of Dayton Research Institute)所執行的Whirling Arm Rain Rig試驗。對於硫化鋅所執行的試驗已顯示當硫化鋅暴露於前述雨場5分鐘或更久時，會受到可觀的損壞。
為改良硫化鋅之耐久性，硬且耐久材料之塗層，例如類鑽碳、氧化鋁、氮化硼以及磷化鎵係施用至硫化鋅之紅外線窗上。塗層材料之選擇係取決於特定所欲的波通帶(transmission band)。然而，塗層可能面臨黏著問題以及於該硫化鋅物件表面上的不均勻問題。該物件大小以及形狀的變化，例如於表面上之非常規角度，可使塗層之施用變得困難。當塗層厚度增加或當沉積有該塗層之物件大小改變時，會牽涉到該材料的許多物理特性。當塗層厚度改變以及物件大小改變時，通常會涉及應力(例如拉應力以及壓應力)，其影響係不可預知的。據此，有增加硫化鋅硬度之需求，而可全程通過雨水及砂土之侵蝕，且對於所需之波長譜為可透射，且可耐久使用於高速航空載具。
一種包含硫化鋅以及0.5莫耳%至10莫耳%之選自硒、鎵、鋁以及矽之一種或多種摻雜劑之組成物。
一種方法，其包含提供鋅源、硫源以及選 自硒、鎵、鋁以及矽之一種或多種摻雜劑之來源；將該鋅源以0.2至1slpm之氣體、該硫源以0.1至0.9slpm之氣體、以及該硒、鎵、鋁以及矽之一種或多種來源以0.01至0.1slpm之氣體，注入包括惰性氣體之化學氣相沉積艙，該化學氣相沉積艙中之壓力範圍係20至50托；以及化學氣相沉積一層或多層包括硫化鋅以及0.5莫耳%至10莫耳%之選自硒、鎵、鋁以及矽之一種或多種摻雜劑之組成物之層於基板上，該基板之溫度係600℃至800℃。
物件係包含基板以及一層或多層包含硫化鋅以及0.5莫耳%至10莫耳%之選自硒、鎵、鋁以及矽之一種或多種摻雜劑之組成物之層。
硫化鋅以及含量為0.5莫耳%至10莫耳%之一種或多種摻雜劑之組成物增加該硫化鋅之硬度，如此可避免使用保護塗層。以特定含量併入一種或多種選擇性摻雜劑並不會減損該硫化鋅之光學特性。該組成物可耐受雨水以及砂土之侵蝕，且對於8μm至12μm之長波長紅外線譜區為可透射，因此其可用於製造高速航空載具之窗以及穹頂。
10、20‧‧‧物件
12、22‧‧‧窗或穹頂(材料層)
14、16、18、24‧‧‧經摻雜硫化鋅層
第1圖說明一種含有經塗覆經摻雜硫化鋅層之基板之物件；第2圖說明一種含有經塗覆複數層經摻雜硫化鋅層之基板之物件；以及 第3圖說明一種具有交替之基板層以及經摻雜硫化鋅層之物件。
本說明書通篇所使用者，除非文中另外說明，下列縮寫具有下列意義：℃=攝氏溫度；IR=紅外線；LWIR=長波長紅外線；gm=克；kg=公斤；m=公尺；cm=公分；mm=毫米；μm=微米；nm=奈米；Knoop=kg/mm2；slpm=每分鐘標準升；hr=小時；托=1mm Hg=133.322368帕斯卡；psi=磅/英吋2=0.06805atm(大氣壓力)；1atm=1.01325×106達因/cm2；ASTM=美國標準測試方法(American Standard Testing Method)；CVD=化學氣相沉積；以及PVD=物理氣相沉積。
術語「化學計量」係指化學反應中之元素係按一定比例結合，且反應物中各元素之含量係與產物中各元素之含量相同。術語「模數」係指某一特定物質之某一特定性質之係數。術語「一」可指單數以及複數。所有數值範圍包含上、下限值，且可以任何序順組合使用，除了此等數值範圍顯然受到總和至多100%之限制。
組成物包含，以該經摻雜硫化鋅做為基礎計，以0.5莫耳%至10莫耳%之選自硒、鎵、鋁以及矽之一種或多種摻雜劑摻雜之硫化鋅。該摻雜劑之添加增加了硫化鋅硬度且同時不實質減損其光學特性，例如硫化鋅之透射率、折射率、反射率以及吸收率。經摻雜硫化鋅之經改良硬度使該硫化鋅更能耐受高速雨滴以及固體粒子(例 如砂土)所造成之磨損，並仍然維持其光學特性。較佳地，該摻雜劑係以1莫耳%至6莫耳%之含量，更佳係1.5莫耳%至3莫耳%之含量併入硫化鋅。較佳地，該摻雜劑係選自硒、鎵以及鋁之一種或多種，更佳地，該摻雜劑係選自硒以及鎵之一種或多種，最佳地，該摻雜劑係硒。當二種或更多種摻雜劑併入硫化鋅，較佳地，該摻雜劑之其中之一係硒。較佳地，該硒以及其他的摻雜劑之含量相同，更佳地，硒摻雜劑係佔大多數且係以較其他摻雜劑更多之量併入。
不受限於理論，一種或多種摻雜劑併入硫化鋅包含將摻雜劑之原子與硫化鋅晶格中之鋅原子或硫原子置換。舉例而言，若硒併入硫化鋅晶格，各硒原子置換硫原子。若將鎵、鋁或矽併入硫化鋅晶格，各鎵原子、鋁原子或矽原子置換鋅原子。以一種摻雜劑原子置換鋅或硫原子造成該硫化鋅晶格之畸變，因而轉換該經格之機械特性，例如增加該硫化鋅之硬度。咸信該摻雜劑造成之畸變所造成之硫化鋅硬度，與彈性模數(例如剪力模數以及楊氏模數)呈正比。當特定經摻雜硫化鋅之彈性模數增加，經摻雜硫化鋅之硬度也增加。
經摻雜硫化鋅之沉積物可由傳統之CVD或PVD爐所製造。此等爐通常係封入垂直向之水冷不鏽鋼真空艙外罩中。石墨甑係含有熔融鋅並於沉積艙底部提供有加熱裝置(例如電阻或輻射加熱原件)。例如空心心軸等基板(通常由石墨製成)係垂直配置於該鋅甑上，且其內部與 該甑可流通。通常該心軸係矩形或可為管狀形式。可加熱該心軸之第二加熱單元(例如電阻加熱器)，係提供於該心軸之周圍。氣體注入器提供硫化氫、摻雜劑之來源(例如硒化氫、三甲基鎵(TMG)、三甲基鋁(TMA)、三甲基氯矽烷或其混合物)以及惰性氣體(例如氬或氮)至該心軸內部之較低部分。該爐之外罩頂端所排出之氣體係可操作地連接至過濾系統以移除微粒，接著連接至真空來源(例如真空泵)，並最後連接至滌氣器以移除未反應之硫化氫、摻雜劑氣體以及任何其他有毒產物。心軸溫度係藉由將熱電偶與該心軸之外表面接觸而測得。該甑中之鋅溫度係將藉由二個熱電偶量測之溫度平均所測得，其中一個與該甑壁之上部接觸(高於但接近熔融鋅之高度)，及另一個延伸至該甑壁之下部(低於熔鋅之高度)。此等爐係揭露於美國專利U.S.6,221,482以及U.S.6,083,561。
鋅元素於鋅甑中係以高於575℃之溫度被汽化。經汽化之鋅與硫化氫、一種或多種摻雜劑氣體以及載送氣體(當自注入器進入心軸時)混合。經汽化之鋅之流量係0.1至1slpm，較佳係0.2至0.5slpm以及硫化氫之流量係0.1至0.9slpm，較佳係0.2至0.6slpm。在給定之運行期間，通常硫之流量係維持在低於鋅之流量。摻雜劑氣體之流量範圍係0.01至0.1slpm，較佳係0.08至0.1slpm。該混合之氣體被引導而流經該心軸之內部，並於此接觸該心軸經加熱之內表面且在該表面上造成鋅、硫化氫以及摻雜劑進行反應而形成經摻雜硫化鋅。該載送氣體以及任何 氣體或夾帶的反應產物係經由排氣而自該艙中移除，並接著經由該過濾以及滌氣系統處理。一旦開始，此製程係持續至沉積於該心軸之經摻雜硫化鋅達到所欲之厚度。通常沉積時間係大於15小時且可能需要至1100小時。更通常之沉積係100小時至600小時。通常該心軸溫度範圍係620℃或更高，該心軸溫度範圍較佳係660℃至720℃。
於供應至沉積區域之該氣體混合物中初始升載鋅蒸氣濃度後，該沉積區域中之鋅係維持於化學計量過量(stoichiometric excess)。初始升載鋅蒸氣濃度後，硫化氫與鋅之莫耳比率係小於0.8，通常係0.6至0.8。摻雜劑氣體與硫化氫之莫耳比率範圍係0.005至0.1。於初始升載鋅蒸氣流量時，在每次運行起始之10至90小時(通常係初始之30至60小時)，係以最小值初始，並緩慢增加、或快速升載至目標流量或持續流量。一般而言，此係藉由於緩慢升載鋅甑溫度時，初始設定並接著維持該硫化氫、摻雜劑氣體以及載送氣體之流量而完成。該鋅甑溫度通常係維持於至少低於該心軸溫度10℃，更通常係15℃，以及最通常係20℃。一般而言，爐壓係小於60托之爐絕對壓力，通常係30至40托。當達到所欲之厚度時，中斷流經該氣體注入器之氣體流，關小第一加熱單元，關閉第二加熱單元，開啟該槽之外罩且移除心軸。接著移除沉積於該心軸內壁之經摻雜硫化鋅，並切割成所欲大小之片料。可使用傳統之切割工具，例如機械切割工具或噴水切割工具。
加工經摻雜硫化鋅之片材以自該心軸側移 除任何汙染(例如石墨)，並加工以平滑該沉積物側。可使用傳統之加工製程。此等製程包含但不限於研磨(grinding)、精磨(lapping)以及搪光(honing)。通常，表面係以鑽石工具加工。可使用布蘭查德(Blanchard)研磨機。可使用固著磨料研磨，且通常包含使用鑽石、碳化矽以及其他具有莫氏硬度9或更高之磨料。亦可使用此等材料之組合。該磨料可係粒子形式或磨輪形式，例如鑽石磨輪。該磨輪之表面速度至少係1000m/分鐘，或例如2000m/分鐘至10,000m/分鐘。粒子係以10psi至100psi之壓力施用，或例如20psi至80psi。
精磨以及拋光可使用傳統之裝置(例如使用各式的精磨裝置)與方法以及拋光墊完成。當使用研板(lapping plate)時，該板係以300m/分鐘至3000m/分鐘之表面速度翻轉，或例如600m/分鐘至2500m/分鐘。精磨以及拋光係於1psi至15psi之壓力以及1小時至10小時完成。
精磨以及拋光可以漿料、糊料以及乾粒子完成，前提是該成分不會包含可能汙染經摻雜硫化鋅之材料。可使用各式種類以及大小之粒子。粒子包含但不限於，鑽石、氧化鋁、碳化矽、氮化矽、碳化硼、氮化硼、氮化碳及其混合物。粒子大小之範圍可係0.005μm至30μm。當使用鑽石糊料時，該粒子大小範圍可係自2μm或更小，通常係1μm或更小。此等磨料粒子可由1wt%至30wt%之漿料組成。該漿料可包含傳統含量之傳統添加劑，例如螫合劑、緩衝液以及界面活性劑。精磨以及拋光可以變化粒 子大小之數個步驟完成，以達成所欲的表面平滑度。通常，經摻雜硫化鋅被精磨以及拋光至刮痕/坑(dig)之比率係120/80至10/5，較佳係80/50至60/40。
經摻雜硫化鋅亦包含經摻雜清澈(water clear)硫化鋅。於經摻雜硫化鋅自心軸移除後，其係包覆於惰性預清潔之箔中，例如鉑箔。包覆於該清潔惰性箔之經摻雜硫化鋅係接著以HIP製程處理。HIP製程包含將包覆於石墨坩鍋之經摻雜硫化鋅定位於傳統之HIP爐。該爐係先排氣再接著以惰性氣體(例如氬)進行加壓。開始加熱，且溫度可上升至其設定點，即溫度以及壓力係穩定並維持於所欲之延長處理時間。於最高150小時之延長時間，通常係70至100小時，該經包覆之經摻雜硫化鋅通常經受大於700℃之溫度，通常係900℃至1000℃，以及經受5,000psi至30,000psi之等靜壓，通常係15,000psi至30,000psi。於欲處理時間完成時，中斷加熱且冷卻該經包覆之經摻雜硫化鋅。冷卻係以控制冷卻速率至每小時小於50℃而完成，通常係每小時小於31℃。該HIP爐之壓力於溫度下降至低於500℃後釋放。終產物係功能上透明或低散射之經摻雜清澈硫化鋅。該低散射之經摻雜清澈硫化鋅可使用如上述之傳統製程而進行最終成型(shaping)、精磨以及拋光。通常，經摻雜硫化鋅之厚度範圍係0.1mm至50mm，較佳係1mm至15mm，更佳係1mm至10mm。
另外，經摻雜硫化鋅可直接經化學氣相沉積於基板上，該基板例如玻璃、碳化矽、硫化鋅、硒化鋅、 尖晶石、ALON®光陶瓷(ALON® Optical Ceramic)、藍寶石、清澈硫化鋅、氟化鎂以及其他具有適合通常用於航空載具之窗或穹頂特性之材料。第1圖說明具有可用作窗或穹頂12並受經摻雜硫化鋅層14保護之材料之物件10。如第2圖所示，該物件10可包含複數層經摻雜硫化鋅層16以及18，各該等層可摻雜不同之摻雜劑、不同摻雜劑之組合或不同摻雜劑之含量。如第3圖所示，物件20亦可包含該窗或穹頂材料層22以及經摻雜硫化鋅層24之交替層。上部之窗或穹頂材料層可藉由黏著劑26而固定於經摻雜硫化鋅層。黏著劑包含但不限於，硫屬化物以及其他具有相近折射率而與硫化鋅相稱之玻璃。此等黏著劑係以傳統習知之方法沉積，例如CVD、PVD以及熱壓。接合材料之實例係As-Se-S硫屬化物玻璃，其折射率係與硫化鋅之折射率相稱。接合玻璃係置於經摻雜物與窗或穹頂之間，並接著以高於該玻璃之軟化溫度進行熱壓，以使該玻璃流入間隙並使經摻雜硫化鋅固定於該窗或穹頂。通常，As-Se-S硫屬玻璃係用於將經摻雜硫化鋅接合至未經摻雜或傳統硫化鋅。經摻雜硫化鋅層係保護該窗或穹頂材料不受高速雨滴以及物質粒子(例如砂土)之損壞。
硫化鋅以及0.5莫耳%至10莫耳%含量之一種或多種摻雜劑之組成物增加該硫化鋅之硬度，以致可避免使用保護塗層。經摻雜硫化鋅通常具有較傳統硫化鋅增加至少10%之硬度，包含清澈硫化鋅。較佳地，經摻雜硫化鋅具有較傳統硫化鋅增加至少30%之硬度，更佳地，經 摻雜硫化鋅具有增加30%至60%之硬度。硬度值係基於傳統之硬度測試，例如Knoop、Vickers以及ASTM E384-11e1。當使用Knoop硬度測試以比較經摻雜硫化鋅與傳統硫化鋅之硬度值時，傳統之硫化鋅一般使用之平均基線硬度係220Knoop，清澈硫化氫則係使用160Knoop。併入該特定含量之一種或多種選擇性摻雜劑不會減損經摻雜硫化鋅之光學特性，且其實質保留於LWIR自8μm至12μm範圍之透射率。該組成物可耐受雨水以及砂土侵蝕並透射於該LWIR範圍，因此其可用於製造高速航空載具之窗以及穹頂。
下述實施例係意圖進一步說明本發明，而非意圖限制本發明之範圍。
實施例1
經化學氣相沉積之硫化鋅係藉由鋅元素與硫化氫氣體之反應而生成於化學氣相沉積艙。鋅源係鋅元素，其係於鋅甑中加熱至620°至670℃之溫度範圍以生成鋅氣體，該鋅氣體係透過中央注入器周圍之鋅孔而進入該沉積槽。各甑係以10小時緩慢升載至620℃再至670℃，並在其餘之沉積過程維持之。於初始升載該鋅蒸氣濃度後，提供0.6至0.8之硫化氫與鋅之莫耳比率。氬氣係用於載送鋅蒸氣至該沉積區。該鋅氣體以及氬之流量係以30小時緩慢增加，之後於其餘之沉積過程中，該鋅氣體流於各艙之流量維持於0.4slpm以及該氬係1.5slpm。硫化氫氣體係與氬混合並以0.3slpm經由中央注入器注入至沉積區。於660° 至720℃之溫度範圍以及25至40托之爐壓，該硫化鋅沉積於石墨心軸上。硫化鋅沉積期間之歷程係200至700小時，以生成厚度範圍4至80mm之硫化鋅物件。於該硫化鋅沉積完成後，該材料係以鑽石磨輪於2000m/分鐘以及10psi之壓力加工。該磨輪上之鑽石具有9之平均莫氏硬度。該物件係接著以具有平均粒子大小15μm之碳化矽粒子，並以300m/分鐘以及5psi至6psi之壓力精磨1小時。以拋光墊以及具有平均粒子大小1μm之鑽石粒子之水溶性漿料於2psi之壓力完成拋光。直至經摻雜硫化鋅表面具有80/50之刮痕/坑比率而完成拋光。以使用50克負載之Knoop壓痕測量其硬度。該硫化鋅沉積物之硬度係於220Knoop之平均基線硬度，以200至240Knoop範圍測量。
實施例2
使用標準傳統製程，以非晶碳之離型塗層(release coating)加工並塗覆各8cm寬以及30cm長之四個石墨心軸。該心軸係裝於化學氣相沉積艙而作為開放箱(open box)以沉積經摻雜硫化鋅。鋅係負載於石墨甑並於10小時緩慢加熱至640℃以生成初始2至3托之鋅蒸氣壓力。於初始升載該鋅蒸氣濃度後，提供0.6至0.8之硫化氫與鋅之莫耳比率。於沉積時，足夠量的氬通過鋅甑以生成0.4slpm之鋅流量。硒化氫係該硒源。於沉積時，通過該中央注入器之氣體流量係如下述：氬=1.5slpm、硫化氫=0.3slpm、硒化氫=0.094slpm。於690℃之心軸溫度以及35托之沉積艙壓力完成沉積。於100小時後終止沉積。該硫化鋅係 預期摻雜1.5莫耳%硒。經摻雜硒之硫化鋅之沉積物係自該石墨心軸移除，並接著以氧化鋁或鑽石磨輪於3000m/分鐘以及壓力15psi進行加工。該氧化鋁以及該磨輪上之鑽石具有10之平均莫氏硬度。該物件係接著以具有平均粒子大小30.9μm之氧化鋁粒子，以及接著以平均粒子大小9μm之氧化鋁粒子，並以300m/分鐘以及5psi至6psi之壓力精磨3小時。以拋光墊以及具有平均粒子大小2μm之鑽石粒子之水溶性漿料於2psi之壓力完成拋光。直至經摻雜硫化鋅表面具有80/50之刮痕/坑比率而完成拋光。以使用50克負載之Knoop壓痕測量其硬度。其平均硬度值預期係300Knoop。此數值係36%大於如上述實施例1所示之220Knoop之基線平均硬度。因此，經摻雜1.5莫耳%濃度之硒之硫化鋅係預期增加約36%之硬度。
經摻雜硒之硫化鋅之IR透射率亦係使用Perkin Elmer IR分光光度計測量。預期觀察到IR透射率於8至12μm之長波長區域並無顯著減少。
實施例3
硫化鋅以及摻雜劑之化學氣相沉積係以相同於實施例2給定之方式進行，除了於沉積時，三甲基鋁(TMA)亦以0.094slpm通過該中央注入器。TMA於室溫係液體，其蒸氣壓力於60℃係69.3托，因此可以氬載送氣體運輸TMA氣體至沉積區。TMA係以0.5slpm與氬混合並載送至該中央注入器。該硫化鋅係預期摻雜1.5莫耳%硒以及1.5莫耳%鋁，總摻雜量係3莫耳%。經沉積之經摻雜硫化鋅係自該 石墨心軸移除，並接著進行如實施例2之加工、精磨以及拋光，直至經摻雜硫化鋅表面達到80/50之刮痕/坑比率。以使用50克負載之Knoop壓痕測量經拋光之材料之硬度，而其平均硬度值預期係332Knoop。此數值係51%大於如上述實施例1所示之220Knoop之基線平均硬度。因此，經摻雜各1.5莫耳%濃度之硒與鋁之硫化鋅係預期增加51%之硬度。
經摻雜硒與鋁之硫化鋅之IR透射率係使用紅外線分光光度計測量。預期觀察到IR透射率於8至12μm之長波長區域並無顯著減少。
實施例4
硫化鋅之化學氣相沉積係以相同於實施例2給定之方式進行，除了於沉積時，三甲基鎵(TMG)亦以0.094slpm通過中央注入器並與0.5slpm之氬惰性載送氣體混合。TMG於室溫係液體，其沸點係92.5℃，因此可以氬載送氣體運輸TMG氣體至沉積區。硫化鋅與硒以及鎵摻雜劑係於溫度690℃以及沉積槽壓力35托沉積於石墨心軸。經摻雜1.5莫耳%硒與1.5莫耳%鎵之硫化鋅係自石墨心軸移除，並接著進行如實施例2之加工、精磨以及拋光，直至達到80/50之刮痕/坑比率。以使用50克負載之Knoop壓痕測量經拋光之材料之硬度，而其平均硬度值預期係316Knoop。此數值係43%大於220Knoop之基線平均硬度。因此，各經摻雜1.5莫耳%濃度之硒與鎵之硫化鋅係預期增加43.5%之硬度。
經摻雜硒與鎵之硫化鋅之IR透射率係使用IR分光光度計測量。預期觀察到IR透射率於8至12μm之長波長區域並無顯著減少。
實施例5
比較未經摻雜硫化鋅以及經摻雜1.56莫耳%硒之硫化鋅之折射率、反射率以及吸收率之光學特性。使用CASTEP中的「Energy」任務(“Energy”task)以完成比較，其係自第一原則(first principle)計算該材料特性之主要指標(leading code)。該光學特性之某些特定參數之預估係如下述。交換以及相關泛函：Perdew Burke Ernzerhof之廣義梯度近似(generalized gradient approximation，GGA)倒易空間中之超軟準位能(Ultrasoft Pseudopotentials)平面波基組切斷能源：310eV空帶：16設定為「良好」品質之k點，於該Zn32S32結構係1x1x1；以及帶能容忍度(Band energy tolerance)係1e至5eV。
亦估測摻雜1.56莫耳%硒之結構Zn32S31Se1之相同之光學特性。該光學特性之數值係於特定之振動頻率~589nm測定以比較其摻雜前及摻雜後。於經摻雜硫化鋅與未經摻雜硫化鋅間之光學特性改變係測定如下表所示。
該CASTEP分析之結果顯示，經摻雜1.56莫耳%硒之硫化鋅，其折射率、反射率以及吸收率僅顯示微小之改變。經摻雜硫化鋅之光學特性仍適合使用於窗以及穹頂。
10‧‧‧物件
12‧‧‧窗或穹頂
14‧‧‧硫化氫層

Claims (5)

  1. 一種用於增加硫化鋅硬度之方法，包括：a)提供鋅源、硫源以及選自硒、鎵、鋁以及矽之一種或多種摻雜劑之來源；b)將該鋅源以0.2至1slpm之氣體、該硫源以0.1至0.9slpm之氣體、以及該硒、鎵、鋁以及矽之一種或多種來源以0.01至0.1slpm之氣體，注入包括惰性氣體之化學氣相沉積艙，該化學氣相沉積艙中之壓力範圍係20至50托；以及c)化學氣相沉積一層或多層包括硫化鋅以及0.5莫耳%至10莫耳%之該選自硒、鎵、鋁以及矽之一種或多種摻雜劑之組成物之層於基板上，該基板之溫度係600℃至800℃。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，復包括熱均加壓(Hipping)該包括硫化鋅以及0.5莫耳%至10莫耳%之選自硒、鎵、鋁以及矽之一種或多種摻雜劑之組成物。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該一種或多種摻雜劑之含量係1莫耳%至6莫耳%。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該硫化鋅係清澈(water clear)硫化鋅。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該摻雜劑係硒。
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