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银系低辐射薄膜(Low-E膜)的研究

郭煌  
【摘要】: 20世纪70年代以来,世界能源危机日渐显露,人类愈加意识到节约能源的重要性,节能作为国家战略问题已引起各国高度重视,各种探讨节能方法和发明节能产品的科学工作也因此进入了一个崭新的时期。而近几年低辐射镀膜的光学特性和结构更是逐渐成为新的研究热点。 本文探讨了银系低辐射膜(Low-E膜)的光学性能与微观结构间的内在联系,提出了通过改善Low-E膜微观结构进而提高膜光学性能的设想和途径。采用直流和射频磁控溅射相结合的方法制备了性能优良的低辐射薄膜,对工业上连续化生产有一定的借鉴意义。论文取得的成果和创新点主要有: 1.采用可见光区透射率T_(max)和高可见光透射率的波长覆盖范围W_(70)作为评判复合低辐射薄膜的标准,制备结构为TiO_2(25nm)/Ag(10nm)/Ti(2s)/TiO_2(25nm)的复合低辐射膜,其T_(max)达到84%,W_(70)达到240nm。超过目前工业上的低辐射薄膜的标准。 2.利用AFM等手段观察分析纳米Ag膜显微结构,发现在银膜上镀覆1nm厚度的Ti膜能有效防止Ag膜被氧化,阐释了2s溅射时间的阻挡层Ti膜保护纳米Ag不被氧化的机理是Ti原子很容易就嵌入到Ag膜的空洞里,生成Ag-Ti合金,而且Ti比Ag活泼,更容易发生氧化反应,大大减少了Ag原子与氧原子的反应几率,保护了Ag膜。 3.研究了热退火对复合膜光学性能的影响,实验表明高温热处理能够有效的消除低辐射薄膜的表层介质层中的不饱和键(Si-O、Ti-O等),增大低辐射薄膜在可见光区的高透射率波长覆盖范围W_(70),改善低辐射薄膜的光学特征。 4.研究了复合低辐射膜的耐水浸腐蚀能力,实验表明水浸腐蚀会对薄膜的形貌和光学性能造成严重破坏,提出三种解决方案:一是改变镀膜时间,增加了表面介质层的厚度;二是对复合膜边缘采取保护措施;三是改变表面介质层的材料。


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