ZrN<,x>/Ag/ZrN<,x>低辐射薄膜的制备及性能研究
近年来随着建筑节能的需求,低辐射玻璃(Low-E玻璃)在商业住宅和居民住宅中的应用逐渐增多。Low-E玻璃具有良好的光谱选择性,即可见光区域高透过,远红外区域高反射。Low-E玻璃在满足采光的需求下,可以有效地节省采暖和空调费用。银系低辐射玻璃是世界上应用最广泛的低辐射玻璃,其介质层具有多样性,如TiO<,2>、ZnO、SnO<,2>等,多为氧化物薄膜,为了避免制备过程中银膜的氧化,需在银膜上沉积一层遮蔽层。氮化锆薄膜具有良好的热稳定性、耐磨性和化学稳定性,随着N/Zr化学计量的变化,薄膜颜色和光学性能差异较大。本实验欲采用纳米氮化锆薄膜做介质膜,整个制...
近年来随着建筑节能的需求,低辐射玻璃(Low-E玻璃)在商业住宅和居民住宅中的应用逐渐增多。Low-E玻璃具有良好的光谱选择性,即可见光区域高透过,远红外区域高反射。Low-E玻璃在满足采光的需求下,可以有效地节省采暖和空调费用。银系低辐射玻璃是世界上应用最广泛的低辐射玻璃,其介质层具有多样性,如TiO<,2>、ZnO、SnO<,2>等,多为氧化物薄膜,为了避免制备过程中银膜的氧化,需在银膜上沉积一层遮蔽层。氮化锆薄膜具有良好的热稳定性、耐磨性和化学稳定性,随着N/Zr化学计量的变化,薄膜颜色和光学性能差异较大。本实验欲采用纳米氮化锆薄膜做介质膜,整个制备过程均在非氧化环境下进行,无需沉积遮蔽层。 本研究课题以银靶和锆靶为靶材,N<,2>为反应气体,采用射频磁控溅射法在玻璃基片和硅片上沉积了ZrN<,X>薄膜和ZrN<,X>/Ag/ZrN<,X>薄膜。运用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描隧道显微镜(STM)、四探针电阻仪、紫外/可见/近红外分光光度计、蔡氏金相显微镜、椭偏仪等手段对制备的薄膜样品进行测试和分析。 研究表明,氮化锆薄膜呈非晶态,在可见光范围内具有高透过率,低反射的光学特性,N/Zr原子比例的增加使薄膜中自由电子数目减少,与自由电子相互作用产生反射光线的机率减少,因此薄膜可见透过率呈上升趋势;分析ZrN<,X>薄膜高透过、低反射的原因:一方面,薄膜禁带宽度E<,g>为2.99eV,具有大的能隙,在可见光范围内光子多为透过,几乎没有光能被吸收;另一方面,从薄膜的XPS图谱可知,薄膜表面存在大量的ZrO<,2>(呈无色透明),对于纳米级的氮化锆薄膜而言,表面相ZrO<,2>对整体光学性能的影响较大。 随着介质层ZrN<,X>薄膜厚度的增加,ZrN<,X>/Ag/ZrN<,X>膜可见光透过率峰值增高,峰位红移,当ZrN<,X>薄膜厚度达到40nm时,透射峰的位置基本不再变化,透过率下降。结构为30nmZrN<,X>/8nmAg/30nmZrN<,X>的低辐射膜可见光透过率最高,对光谱具有明显的选择性,可见光透过率平均值大于70%,近红外反射率可达到72%(2500nm处)。ZrN<,X>/Ag/ZrN<,X>薄膜的耐湿实验表明:随ZrN<,X>薄膜厚度的提高,膜表面的腐蚀点在数量和尺寸上都有极大的减少,当ZrN<,X>薄膜厚度达到30nm后,膜表面的腐蚀点数量已经很少,说明制备的ZrN<,X>/Ag/ZrN<,X>低辐射膜具有良好的耐湿性能。
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作者: 王亚平
学科专业: 材料学
授予学位: 硕士
学位授予单位: 重庆大学
导师姓名: 黄佳木
学位年度: 2007
语 种: chi
分类号: TQ320.72
在线出版日期: 2007年11月5日