TiNx/SiO2/Ag/SiO2低辐射复合膜的研究与制备

论文摘要

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。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 低辐射镀膜玻璃
• 1.2.1 低辐射镀膜玻璃的节能原理
• 1.2.2 低辐射镀膜玻璃的功能特点
• 1.2.3 低辐射玻璃的节能性能表征
• 1.2.4 低辐射玻璃的国内外研究现状及存在的问题
• 1.2.5 低辐射玻璃的应用
• 1.2.6 低辐射镀膜玻璃制备技术
• 1.3 氮化钛薄膜
• 1.3.1 氮化钛薄膜的特性
• 1.3.2 氮化钛薄膜的国内外研究现状
• 1.3.3 常用的氮化钛薄膜制备工艺
• 1.3.4 氮化钛薄膜的应用
• 1.4 课题研究的目的及意义
• 1.5 课题创新之处
• 2 溅射镀膜原理
• 2.1 溅射机理及特点
• 2.2 基本溅射类型
• 2.2.1 直流溅射
• 2.2.2 射频溅射
• 2.2.3 反应溅射
• 2.2.4 磁控溅射
• 3 实验
• 3.1 实验设备和材料
• 3.2 基片前处理
• 3.3 薄膜的制备
• 3.4 实验方案的确定
• 3.4.1 制备氮化钛薄膜的实验方案
• 3.4.2 制备低辐射薄膜的实验方案
• 3.5 薄膜的性能测试
• 4 氮化钛薄膜的制备及性能研究
• 4.1 工艺参数对氮化钛薄膜光学性能的影响
• 4.1.1 氮分量对氮化钛薄膜光学性能的影响
• 4.1.2 功率对氮化钛薄膜光学性能的影响
• 4.1.3 溅射时间对氮化钛薄膜光学性能的影响
• 4.2 氮化钛薄膜的厚度分析
• 4.3 氮化钛薄膜的组成和结构分析
• 4.3.1 氮化钛薄膜的结构分析（XRD）
• 4.3.2 氮化钛的表面形貌分析（STM）
• 4.3.3 氮化钛薄膜光电子能谱分析（XPS）
• 4.4 小结
• X/SIO₂/AG/SIO₂低辐射膜的制备及其性能研究'>5 TIN_X/SIO₂/AG/SIO₂低辐射膜的制备及其性能研究
• 5.1 银膜的制备和性能研究
• 5.1.1 工艺参数对银膜电学性能的影响
• 5.1.2 银膜的光学性能
• 2对复合膜性能的影响'>5.2 SiO₂对复合膜性能的影响
• x对SiO₂/Ag/SiO₂复合膜性能的影响'>5.3 TiN_x对SiO₂/Ag/SiO₂复合膜性能的影响
• x对SiO₂/Ag/SiO₂复合膜光学性能的影响'>5.3.1 TiN_x对SiO₂/Ag/SiO₂复合膜光学性能的影响
• x对SiO₂/Ag/SiO₂复合膜附着力和化学性能的影响'>5.3.2 TiN_x对SiO₂/Ag/SiO₂复合膜附着力和化学性能的影响
• x对SiO₂/Ag/SiO₂低辐射薄膜辐射率和遮阳系数的计算'>5.3.3 TiN_x对SiO₂/Ag/SiO₂低辐射薄膜辐射率和遮阳系数的计算
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录