1 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
3 中国人民解放军93160部队，北京101300
作为一种重要的中长波红外窗口材料,元素级ZnS具有良好的光学性能和力学性能。目前，高超声速飞行器的发展迫切需要开展元素级ZnS红外窗口的高温性能研究。本文研究了不同温度下元素级ZnS的高温性能，结果表明，元素级ZnS的辐射率随着波长增大而增加，且同一波长下随温度的升高而增加，500 ℃时，在3～5.5 μm平均法向光谱辐射率小于0.05，7～10.5 μm平均法向光谱辐射率小于0.10。在2～9.5 μm，温度对透过率影响并不大，在9.5 μm后，随着温度的升高，透过率明显降低。折射率、热光系数和线膨胀系数随温度的升高而增大。温度对弯曲强度几乎无影响，弹性模量随温度升高而降低，800 ℃时的弹性模量与室温下的相比下降约30%。
化学气相沉积 高温性能 元素级ZnS 光学透过率 弹性模量 chemical vapor desposition hightemperature performance elemental ZnS transmittance elastic modulus
1 山东大学晶体材料研究院，济南250100
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
3 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
化学气相沉积(CVD)ZnS、ZnSe具有较高的红外透过率及良好的光学、力学性能，是红外军用探测系统首选的红外光学材料。大尺寸、高均匀性ZnS、ZnSe材料的制备是未来研究的重要课题。本文介绍了CVD的原理及在沉积过程中存在的主要问题，阐述了高性能红外材料必备的光学性能，综述和分析了CVD ZnS、CVD ZnSe的研究进展，以及这两种材料主要缺陷形成机理与工艺控制研究。旨在改进生产工艺参数，为批量化制备高性能ZnS、ZnSe材料提供理论参考，以满足其在**领域上的应用。
化学气相沉积 透过率 吸收系数 缺陷 红外光学材料 ZnS ZnS ZnSe ZnSe chemical vapor deposition transmittance absorption coefficient defect infrared optical material
通过原位生长法制备了一种CuSCN纳米薄膜紫外光电探测器，在-1 V 偏压下，入射光为350 nm时，CuSCN紫外光电探测器的开关比～94，响应/恢复时间~1.41 s/1.44 s。但这种器件仍不能称之为一种高性能的光电探测器。为进一步提高CuSCN纳米薄膜的光电性能，我们制备了一种基于 n-ZnS/p-CuSCN 复合薄膜的紫外光电探测器，并对制备的样品进行了形貌、成分和性能分析。结果显示，在-1 V 偏压下，入射波长为350 nm时，ZnS/CuSCN紫外光电探测器表现出比CuSCN紫外光电探测器更高的光电流和更低的暗电流，分别为1.22×10-5 A和4.8×10-9 A。基于ZnS/CuSCN 纳米薄膜的紫外光电探测器开关比-2 542，响应/恢复时间为0.47 s/0.48 s，在350 nm波长下具备最佳的响应度和探测率，分别为5.17 mA/W和1.32 × 1011 Jones。此外，n-ZnS/p-CuSCN复合薄膜在室温下性能稳定，具有作为高性能紫外探测器的潜力。
光电探测器 p-n结 ZnS/CuSCN 开关比 photodetector p-n junction ZnS/CuSCN on/off ratio
1 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
2 北京理工大学, 北京 100081
3 云南北方光学科技有限公司, 云南 昆明 650217
4 云南大学物理与天文学院, 云南省高校光电器件工程重点实验室, 云南 昆明 650550
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。本文全面梳理和总结了ZnS体材料制备技术的最新研究进展, 包括热压技术、化学气相沉积+热等静压技术等。分析了不同制备方法对ZnS体材料光学性能的影响因素。最后展望了ZnS体材料的未来发展方向。
硫化锌体材料 红外光学窗口 热压法 化学气相沉积 热等静压 ZnS bulk material, infrared optical window, hot pr
南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016
研磨抛光后产生的工件亚表面损伤是评价工艺优劣及确定加工余量的主要参考，因此对亚表面损伤准确的预测有助于提高加工效率。采用离散元法对典型的软脆材料硫化锌固结磨料研磨过程中产生的亚表面损伤进行模拟，预测不同粒径金刚石加工工件后的亚表面微裂纹层深度。利用角度抛光法将工件抛光出一个斜面，作为亚表面损伤观测平面，通过盐酸的腐蚀使亚表面微裂纹显现，在金相显微镜下寻找微裂纹消失的终点位置并转换成亚表面微裂纹层深度，对仿真结果进行实验验证。结果表明：粒径为5、15、25、30 μm的磨粒造成的亚表面微裂纹层深度预测值分别为2.28、3.62、5.93、7.82 μm，角度抛光法实测值分别为2.02、3.98、6.27、8.27 μm。以上结果表明磨粒粒径对硫化锌亚表面损伤情况有很大的影响，随着磨粒粒径的增大，亚表面微裂纹深度增加，微裂纹数量增多。离散元法预测值与实测值偏差范围处在5%~15%之间，利用离散元法能有较为准确的预测软脆材料硫化锌加工后的亚表面损伤情况，为其研抛工艺的制定提供参考。
软脆材料 硫化锌 离散元法 亚表面损伤 soft brittle material ZnS discrete element method subsurface damage 红外与激光工程
2022, 51(5): 20210303
1 北京理工大学 物理学院，北京 100081
2 昆明物理研究所，云南 昆明 650217
3 云南北方光学科技有限公司，云南 昆明 650217
4 北京理工大学 光电学院，北京 100081
5 云南大学 物理与天文学院，云南 昆明 650500
红外热像仪可在全天候条件下实现目标识别，在安防、夜视辅助及红外测温系统等领域应用广泛，但红外热像仪成像质量和效果受制于ZnS红外光学镜头的品质和性能。文中采用自主研制的三温区梯度化学气相沉积（TTG-CVD）及退火热处理制备ZnS块体。采用X射线衍射表征出ZnS块体是立方闪锌矿结构，具有光学各向同性，可以满足后续在红外光学镜头中的设计需求。结合红外透过光谱获得ZnS块体在8~12 μm 长波红外波段的平均透过率达71.6%。ZnS块体在1.06 μm处的折射率均匀性为1.94×10−5。进一步采用光学冷加工和单点金刚石车削等工艺，制作出ZnS红外光学透镜和红外镜头。红外光学镜头在空间频率为20 lp/mm时，在半视场（0.5视场）和0.707视场的调制传递函数（MTF）接近衍射极限。红外成像系统在中心视场、0.707视场由像差引起的弥散斑均方根值（RMS）均小于像元尺寸20 μm，系统畸变小于1%，各项指标均达到实际使用要求。
ZnS块体 折射率均匀性 红外光学镜头 调制传递函数 红外成像 ZnS bulk refractive index uniformity infrared optical lens modulation transfer function infrared imaging 红外与激光工程
2021, 50(10): 20210004
红外与激光工程
2021, 50(8): 20210352
利用一锅非注射合成法制备了Cu掺杂Zn-In-S/ZnS核/壳量子点白光LED（WLED），研究了量子点壳层厚度对其发光性能的影响。对比了几组绿光和橙光量子点比例不同的量子点WLED，测量了它们的国际照明委员会（CIE）色坐标、显色指数（CRI）、相关色温（CCT）和流明效率（LE）等各项性能参数，发现厚壳Cu∶Zn-In-S/ZnS核/壳量子点WLED的流明效率和显色指数均高于薄壳量子点WLED，且随着壳层厚度的增加，量子点的稳定性增强，流明效率增高。
光学器件 量子点 Cu掺杂Zn-In-S/ZnS 白光LED 发光二极管 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1723003
