[发明专利]一种碱金属钨青铜薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种碱金属钨青铜薄膜的制备方法，在含碱金属玻璃表面沉积亚化学计量比的氧化钨薄膜后，于非氧化性气氛或真空环境中在350‑750℃退火，得到所述碱金属钨青铜薄膜；所述含碱金属玻璃为包含有Na或/和K的玻璃。本发明通过在普通碱金属玻璃表面直接沉积亚化学计量比的氧化钨薄膜，后在大气或真空环境下高温退火。利用热扩散效应，玻璃中的钠（钾）元素进入氧化钨层，形成钠（钾）钨青铜。

技术领域

本发明涉及薄膜制备，具体涉及一种碱金属钨青铜薄膜的制备方法，属于能源节约领域。

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，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。同样，汽车等移动体的窗户或外表面也是主要的能源泄露面。

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。但是，由于目前的节能窗普遍采用含银的复杂多层膜结构，成本高，价格贵，且封装技术要求较高。

碱金属钨青铜凭借其较低的红外透过率和较高的可见光透过率，使其在节能、红外屏蔽等领域成为研究热点，尤其是在建筑节能上有巨大的潜在应用。在诸多碱金属钨青铜结构中，铯钨青铜的红外阻隔性能最优，而钠(钾)钨青铜略逊之。相对Low-E镀膜玻璃而言，钨青铜镀膜玻璃，包括钠(钾)青铜镀膜玻璃由于其结构简单成本低易于制备的显著优势，依然表现出良好的的应用前景。

传统钠(钾)钨青铜合成方法主要采用水热、溶剂热、固相反应等获得粉体，可进一步加工成涂料用来涂覆成为薄膜，或者利用粉体制备成为相应的陶瓷靶材，并利用磁控溅射等技术获得薄膜。这些方法工艺步骤繁琐，能源消耗较高，且在粉体或靶材制备过程有大量有害副产物生成，造成成本增加和环境污染。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种简单易行且环境友好的钨青铜镀膜玻璃制备方法。

一方面，本发明提供了一种碱金属钨青铜薄膜制备方法，其特征在于，在含碱金属玻璃表面沉积亚化学计量比的氧化钨薄膜后，于非氧化性气氛或真空环境中在350-750℃退火，得到所述碱金属青铜薄膜；所述含碱金属玻璃为包含有Na或/和K的玻璃。

本发明中，碱金属钨青铜也可表述为钠(钾)钨青铜，其中钠(钾)意为钠和/或钾，即钠(钾)钨青铜可以是钠钨青铜，也可以是钾钨青铜，还可以是钠钾钨青铜。本发明通过在普通碱金属玻璃(钠玻璃、钾玻璃、钠钾玻璃等)表面直接沉积亚化学计量比的氧化钨薄膜，并在后续非氧化性气氛(例如还原气氛)或真空环境下进行必要的热处理，利用玻璃成分与镀膜物质之间的热扩散效应，使玻璃中的碱金属元素如钠钾等自然进入氧化钨层并形成钠(钾)钨青铜结构，从而获得良好的红外阻隔性节能镀膜玻璃。

较佳地，所述亚化学计量比的氧化钨薄膜的化学式为WO_3-x，其中0＜x＜1。

较佳地，所述亚化学计量比的氧化钨薄膜的厚度大于10nm。

较佳地，所述退火的时间为1～60分钟。

较佳地，所述非氧化性气氛压强为大气压，所述真空的压强＜1000Pa。

较佳地，所述亚化学计量比的氧化钨薄膜的制备方法为磁控溅射技术、热蒸发沉积技术或离子溅射沉积技术。磁控溅射技术制备亚化学计量比的氧化钨薄膜可包括：选用金属钨靶为溅射靶材，采用氩氧混合气作为工作反应气体，其中氧气比例为5％～10％，压力为0.2～2.0Pa之间，溅射时功率为1～3w/cm²。

另一方面，本发明还提供了一种根据上述方法制备的钠(钾)钨青铜薄膜。所述钠(钾)钨青铜薄膜具有红外阻隔功能。

本发明的有益效果：