[发明专利]一种具有Si3N4和AlN双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种具有Si₃N₄和AlN双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述的涂层从底层到表面依次为红外发射层、吸收层和减反射层；

第一层红外发射层由Cu膜或者Ag膜组成，位于基体表面，厚度在50～250nm；第二层吸收层包括两个亚层结构，两个亚层均为Si₃N₄和AlN膜，第一亚层和第二亚层的厚度均为50～100nm；第一亚层中Si₃N₄的体积百分比为20~40%，其余为AlN；第二亚层Si₃N₄的体积百分比为10~30%其余为AlN；第一亚层位于第一层红外发射层上，第二亚层位于第一亚层上；第三层减反射层由SiO₂膜，厚度为20～60nm。

2.根据权利要求1所述的一种具有Si₃N₄和AlN双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述的涂层在大气质量因子AM1.5条件下，其吸收率为96.0%，法向发射率为0.06。

3.根据权利要求1所述的一种具有Si₃N₄和AlN双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述的涂层在2×10^-2Pa真空度下，经350℃真空退火1小时后，其吸收率为96.0%，法向发射率为0.06。

4.根据权利要求1所述的一种具有Si₃N₄和AlN双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述的涂层在2×10^-2Pa真空度下，经500℃真空退火1小时后，其吸收率为95.8%，法向发射率为0.06。

5.根据权利要求1所述的一种具有Si₃N₄和AlN双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于：所述的第一亚层和第二亚层的厚度为相等或者不相等。

6.一种应用于权利要求1所述的一种具有Si₃N₄和AlN双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤一：在基体上制备第一层红外发射层；

采用纯金属靶直流或中频磁控溅射方法，纯金属靶为Cu靶或Ag靶，以Ar气作为溅射气体制备，基体采用高速钢，溅射前将真空室预抽本底真空至4×10^-3~5×10^-3Pa，通入惰性气体Ar作为溅射气氛，Ar气流量为100~140sccm，调整溅射距离为130~150mm，调节溅射气压为3×10^-1~4×10^-1Pa，开启纯金属靶的溅射靶电源，调整溅射电压为380~450V，溅射电流为8~10A，得到厚度为50～250nm的第一层红外发射层；

步骤二：在第一层红外发射层上制备第二层吸收层；

采用Si靶和Al靶中频磁控溅射方法，反应气体为N₂，将真空室预抽本底真空至4×10^-3~5×10^-3Pa，然后通入Ar和N₂的混合气，Ar的流量为100~140sccm，N₂的流量为5~20sccm，调节溅射气压为3×10^-1~4×10^-1Pa，分别开启Si和Al靶电源，溅射时，调整Si靶溅射电压为640~750V，溅射电流为6~8A，Al靶溅射电压为540~600V，溅射电流为6~8A，制备厚度为50～100nm的第一亚层Si₃N₄+AlN膜；

减少Si靶溅射电流为4~6A，其他各个参数不变，继续制备第二亚层Si₃N₄+AlN膜，厚度为50～100nm；

步骤三：在第二层吸收层上制备第三层减反射层；

采用Si靶溅射前将真空室预抽本底真空至4×10^-3~5×10^-3Pa，通入惰性气体Ar作为溅射气体，通入O₂作为反应气体制备，O₂的流量为20~40sccm，调节Ar与O₂流量比为1.5:1~3:1，调整溅射距离为130~150mm，调节溅射气压为3×10^-1~4×10^-1Pa，溅射时，调整溅射电压为750~800V，溅射电流为8~10A，制备得到厚度为20～60nm的第三层减反射层。