ZrN-,x--Ag-ZrN-,x-低輻射薄膜的制備及性能研究.pdf

1、近年來(lái)隨著建筑節(jié)能的需求，低輻射玻璃(Low-E玻璃)在商業(yè)住宅和居民住宅中的應(yīng)用逐漸增多。Low-E玻璃具有良好的光譜選擇性，即可見(jiàn)光區(qū)域高透過(guò)，遠(yuǎn)紅外區(qū)域高反射。Low-E玻璃在滿(mǎn)足采光的需求下，可以有效地節(jié)省采暖和空調(diào)費(fèi)用。銀系低輻射玻璃是世界上應(yīng)用最廣泛的低輻射玻璃，其介質(zhì)層具有多樣性，如TiO<,2>、ZnO、SnO<,2>等，多為氧化物薄膜，為了避免制備過(guò)程中銀膜的氧化，需在銀膜上沉積一層遮蔽層。氮化鋯薄膜具有良好的熱穩(wěn)定性

2、、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，隨著N/Zr化學(xué)計(jì)量的變化，薄膜顏色和光學(xué)性能差異較大。本實(shí)驗(yàn)欲采用納米氮化鋯薄膜做介質(zhì)膜，整個(gè)制備過(guò)程均在非氧化環(huán)境下進(jìn)行，無(wú)需沉積遮蔽層。 本研究課題以銀靶和鋯靶為靶材，N<,2>為反應(yīng)氣體，采用射頻磁控濺射法在玻璃基片和硅片上沉積了ZrN<,X>薄膜和ZrN<,X>/Ag/ZrN<,X>薄膜。運(yùn)用X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)、掃描隧道顯微鏡(STM)、四探針電阻儀、紫外/可見(jiàn)/近

3、紅外分光光度計(jì)、蔡氏金相顯微鏡、橢偏儀等手段對(duì)制備的薄膜樣品進(jìn)行測(cè)試和分析。 研究表明，氮化鋯薄膜呈非晶態(tài)，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有高透過(guò)率，低反射的光學(xué)特性，N/Zr原子比例的增加使薄膜中自由電子數(shù)目減少，與自由電子相互作用產(chǎn)生反射光線(xiàn)的機(jī)率減少，因此薄膜可見(jiàn)透過(guò)率呈上升趨勢(shì)；分析ZrN<,X>薄膜高透過(guò)、低反射的原因：一方面，薄膜禁帶寬度E<,g>為2.99eV，具有大的能隙，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)光子多為透過(guò)，幾乎沒(méi)有光能被吸收；另一方

4、面，從薄膜的XPS圖譜可知，薄膜表面存在大量的ZrO<,2>(呈無(wú)色透明)，對(duì)于納米級(jí)的氮化鋯薄膜而言，表面相ZrO<,2>對(duì)整體光學(xué)性能的影響較大。 隨著介質(zhì)層ZrN<,X>薄膜厚度的增加，ZrN<,X>/Ag/ZrN<,X>膜可見(jiàn)光透過(guò)率峰值增高，峰位紅移，當(dāng)ZrN<,X>薄膜厚度達(dá)到40nm時(shí)，透射峰的位置基本不再變化，透過(guò)率下降。結(jié)構(gòu)為30nmZrN<,X>/8nmAg/30nmZrN<,X>的低輻射膜可見(jiàn)光透過(guò)率最高，