Si1-xAlxN-Ag-Ta低輻射薄膜制備及性能研究.pdf

1、環(huán)境污染和能源危機(jī)為二十一世紀(jì)制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的難題之一。隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加速,建筑能耗將持續(xù)增長(zhǎng),具有節(jié)能降耗作用的低輻射玻璃成為研究熱點(diǎn)之一。當(dāng)前對(duì)該領(lǐng)域的研究著重于從膜層結(jié)構(gòu)和材料組分等角度開(kāi)發(fā)具有高可見(jiàn)光透過(guò)率、高紅外線(xiàn)反射率、使用壽命長(zhǎng)的低輻射薄膜。目前的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題主要包括：設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)制備簡(jiǎn)單、成本低廉具有優(yōu)異低輻射性能的新型低輻射薄膜材料；探索并研究材料組成及膜層結(jié)構(gòu)對(duì)低輻射薄膜性能的影響規(guī)律。
　　本文采

2、用磁控濺射方法制備了Si1-xAlxN/Ag/Ta種子層單銀低輻射薄膜。使用表面輪廓儀、雙束聚焦掃面電子顯微鏡、紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、X射線(xiàn)光電子能譜儀、四探針電阻儀、傅里葉轉(zhuǎn)變紅外光譜儀、電化學(xué)工作站等儀器設(shè)備對(duì)薄膜進(jìn)行了檢測(cè)分析。系統(tǒng)研究了薄膜結(jié)構(gòu)、制備工藝參數(shù)對(duì)試驗(yàn)制備的低輻射膜系的可見(jiàn)光透過(guò)率、紅外反射率、表面形貌及微觀(guān)結(jié)構(gòu)、各介質(zhì)層材料的化學(xué)成分及化學(xué)態(tài)、耐腐蝕性能的影響。得到了以下有益結(jié)論：研究發(fā)現(xiàn),使用1.2nm厚的Ta作

3、為種子層,銀膜的粗糙度下降明顯(從1.95nm降低到1.24nm),降低了銀形成連續(xù)薄膜過(guò)程中的最低厚度要求,表明這是一種有效改進(jìn)銀膜沉積過(guò)程中增加成核率的的方法。Ta作為種子層使得銀薄膜連續(xù)致密,與直接沉積在玻璃基板上相比,增加種子層后銀膜層阻由9.5Ω□-1降低為5.2Ω□-1。這歸因于鉭膜作為種子層沉積在玻璃基片上,誘導(dǎo)Ag/glass產(chǎn)生負(fù)的表面能,使銀膜呈2-D模式生長(zhǎng)。采用氮化物Si1-xAlxN作為低輻射薄膜的外介質(zhì)層,有

4、益于解決傳統(tǒng)氧化物材料作為介質(zhì)層,在制備過(guò)程中氧環(huán)境下功能層銀膜的氧化問(wèn)題。研究了Si1-xAlxN作為介質(zhì)膜層的光學(xué)性能及物理化學(xué)性能。結(jié)果表明 Si1-xAlxN具有較高的可見(jiàn)光透過(guò)率,550nm處的透過(guò)率可以達(dá)到90.2％,厚度為61nm的Si1-xAlxN介質(zhì)膜具有增透作用,Si1-xAlxN介質(zhì)膜調(diào)節(jié)膜系顏色呈中性,使得人眼具有舒適的視覺(jué)效果。運(yùn)用電化學(xué)方法對(duì)介質(zhì)膜層的耐腐蝕性能進(jìn)行評(píng)價(jià),在3.5％的Na2S2O3溶液中測(cè)試了

5、介質(zhì)膜層的極化曲線(xiàn),半定量研究了介質(zhì)膜層的耐腐蝕性能。結(jié)果表明介質(zhì)層具有較好的耐腐蝕性能,使基底的腐蝕電流密度降低1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。Si1-xAlxN/Ag/Ta低輻射膜系具有較高的可見(jiàn)光透過(guò)率(T>82％),高的紅外反射率(RIR>94％,在波長(zhǎng)為2.5~25μm的范圍內(nèi)),為性能優(yōu)異的低輻射薄膜。與現(xiàn)有低輻射薄膜相比,可以說(shuō)是高性?xún)r(jià)比低輻射薄膜。本研究將為今后低輻射薄膜的設(shè)計(jì)、制備及性能研究提供方法支撐和實(shí)用途徑,為新型低輻射薄膜的設(shè)