[发明专利]具有红外阻隔功能的氧化钨薄膜及其制备方法在审
申请号: | 201610589510.6 | 申请日: | 2016-07-25 |
公开(公告)号: | CN107651860A | 公开(公告)日: | 2018-02-02 |
发明(设计)人: | 金平实;包山虎;辛云川;李荣 | 申请(专利权)人: | 中国科学院上海硅酸盐研究所 |
主分类号: | C03C17/34 | 分类号: | C03C17/34 |
代理公司: | 上海瀚桥专利代理事务所(普通合伙)31261 | 代理人: | 曹芳玲,郑优丽 |
地址: | 200050 *** | 国省代码: | 上海;31 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 具有 红外 阻隔 功能 氧化钨 薄膜 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明属于涉及能源节约、红外阻隔器件、隐身技术等领域,涉及红外屏蔽多层薄膜的制备方法。
背景技术
建筑能耗一般占据了社会总能耗的三分之一以上,同时,建筑用能对世界温室气体排放的“贡献率”高达25%,是温室气体减排的重点大户之一。玻璃窗作为建筑与外界进行光热交换的主要通道,资料表明,建筑能耗的50%是通过玻璃窗进行的;而建筑物外墙等的吸热也加剧了城市中心的热岛现象。所以,实现建筑节能将对减少建筑温室气体排放起着决定性作用。同样,汽车等移动体的窗户或外表面的节能化,也将对舒适与节能减排做出贡献。
目前,市场销售的节能玻璃或者节能贴膜(简称节能窗)均属于低发射率(Low-E)范畴,其特点是具有较高的可见光透过率和较低的远红外发射率(冬季隔热),可在实现隔热保温的同时,对太阳光中的红外部分实行高遮断(适合于炎热地区)或高透过(适合于寒冷地区)。但是,由于目前的节能窗普遍采用含银成分,成本高,价格贵,且封装技术要求较高,研究者们一直在追求无银红外阻隔功能材料的研究与开发上。
亚化学计量比的氧化钨类材料有其较好的可见光透过率、较低的红外线透过率,和紫外截止特性。但是对于制备好的亚化学计量比的氧化钨制品容易发生进一步氧化,导致性能衰减。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种具有红外阻隔功能和多层结构的氧化钨薄膜。
一方面,本发明提供了一种具有红外阻隔功能的氧化钨薄膜,所述具有红外阻隔功能的氧化钨薄膜包括基体、形成在基体上的由结晶态氧化钨和非晶态氧化钨混合组成的氧化钨薄膜以及形成在所述氧化钨薄膜表面上的第一保护层,所述氧化钨薄膜中钨元素的价态组成包括+6价钨离子和+5价钨离子。
本发明所述具有红外阻隔功能的氧化钨薄膜包括基体、形成在基体上的由结晶态氧化钨和非晶态氧化钨混合组成的氧化钨薄膜以及形成在所述氧化钨薄膜表面上的第一保护层,晶态氧化钨主要对1500nm以上的红外光有很好的屏蔽效果,而非晶态氧化钨对900-1200nm的红外光有很好的屏蔽效果。氧化钨薄膜在可见光区具有很高的透过率,但在红外光区透过率较低,即具有很好的红外阻隔功能。此外,位于氧化钨薄膜两侧的基体和第一保护层可以阻止氧化钨进一步发生氧化,并提高耐腐蚀功能,可以使氧化钨薄膜的服役性能有很大的提高。
较佳地,所述氧化钨薄膜的可见光透过率≥50%且红外光透过率≤50%。
较佳地,所述氧化钨薄膜的厚度为50~1000nm,优选为50~500nm。
较佳地,还包括设置在所述基体与氧化钨薄膜之间的第二保护层。上述基体材料表面再沉积一层保护膜,具有抗氧化,耐腐蚀功能,可以使氧化钨薄膜的服役性能有很大的提高。
较佳地,所述第一保护层和/或第二保护层为氮化硅、氧化铝、氧化硅、氧化锌、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氟化镁中的至少一种。
较佳地,所述第一保护层和/或第二保护层的折射率在1.3-2.6之间,厚度为50~1000nm,优选为50~500nm。
较佳地,所述基体为玻璃、透明陶瓷、硅片、金属片中的一种。
另一方面,本发明还提供了一种具有红外阻隔功能的氧化钨薄膜的制备方法,,采用磁控溅射技术在基体表面溅射得到非晶态氧化钨薄膜,然后在300~700℃下退火处理1~30分钟,以使非晶态氧化钨薄膜中非晶态氧化钨部分转变为结晶态氧化钨,得到所述具有红外阻隔功能的氧化钨薄膜。
本发明将获得的非晶态氧化钨薄膜在300-700℃期间进行1-30分钟的热处理,热处理过的该氧化钨薄膜在可见光区具有很高的透过率,但在红外光区透过率较低,即具有很好的红外阻隔功能,在结构组成上是晶态氧化钨和非晶态氧化钨混合构成。本发明还通过控制溅射时间长短及溅射功率大小,在基体表面制备非晶态氧化钨薄膜(亚化学计量比氧化钨)。或者在制备非晶态氧化钨薄膜之前,先在基体表面制备一层第二保护层(注:基板玻璃层也可认为是第二保护层)。然后再溅射一层致密的透明的氮化硅薄膜作为屏蔽层(第一保护层),得到具有节能效果的薄膜制品。
较佳地,较佳地,所述退火处理的升温速率为4℃/秒。
较佳地,使用金属钨靶进行反应性磁控溅射制备非晶态氧化钨薄膜,或者使用氧化钨陶瓷靶在惰性气氛中直接经磁控溅射制备非晶态氧化钨薄膜。
较佳地,所述氧化钨薄膜为亚化学计量比氧化钨,其组成为WOx,其中2≤x≤3。
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国科学院上海硅酸盐研究所,未经中国科学院上海硅酸盐研究所许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201610589510.6/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。
- 上一篇:一种金属食品罐内表面喷涂装置
- 下一篇:一种多色纹路盖板及其制作方法