TiNx/SiO2/Ag/SiO2低辐射复合膜的研究与制备

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近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。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TiO2、ZnO、SrO2等,多为金属氧化物,为了避免制备过程中被氧化,需在银膜上沉积一层薄薄的金属遮蔽层,制成产品后为防止大气中氧化需立即装成中空玻璃不能再深加工。传统离线Low-E玻璃在满足采光的需求下,可以有效节省采暖和空调费用。离线可异地加工的Low-E玻璃除了具有良好的光谱选择特性外,还具有传统离线low-E所不具有的优点,如可实现深加工,在密封条件下可单片存放较长时间,可在大气中单片暴露一定时间等。二氧化硅与玻璃和银具有良好的附着力,氮化钛具有良好的机械稳定性和化学稳定性。论文采用纳米二氧化硅做介质层,用纳米氮化钛做外层保护膜,设计了一组具有良好附加属性的低辐射复合膜。本研究课题以银靶、二氧化硅靶和钛靶为靶材,氮气为反应气体,采用射频磁控溅射法在玻璃基片和硅片上沉积了TiNx薄膜和TiNx/SiO2/Ag/SiO2复合膜。运用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、扫描隧道显微镜(STM)、四探针电阻仪、紫外可见分光光度计、蔡氏金相显微镜、椭偏仪等仪器对制备的薄膜进行了测试和分析。研究表明:氧化硅介质层各层厚度为20nm时起到增透效果;最外层氮化钛呈非晶态,在可见光范围内具有高透过率,随N/Ti原子比例的增加薄膜颜色趋向金黄色,可见光透过率成下降趋势:随着保护层氮化钛薄膜厚度增加,TiNx/SiO2/Ag/SiO2复合膜耐磨损性能增强越明显,当氮化钛薄膜厚度低于5nm时复合膜耐腐蚀性无明显提高,氮化钛厚度10nm以上时复合膜耐腐蚀性有较大提高。论文在本研究实验条件下制得的低辐射复合膜结构为:(20nm)TiNx/(20nm)SiO2/(10nm)Ag/(20nm)SiO2,可见光透射比为78%,辐射率0.11。
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