具有阻隔紫外、遮阳及低辐射性能的多功能镀膜玻璃的制备及性能研究

发布时间：2017-08-19 12:38

  本文关键词：具有阻隔紫外、遮阳及低辐射性能的多功能镀膜玻璃的制备及性能研究

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【摘要】：紫外线对人体健康及物品老化的影响随臭氧层破坏而日益加重,能源短缺问题也日趋严重,能够同时实现阻隔紫外线和反射红外的多功能节能镀膜玻璃引起广大研究者的关注。就目前国内多功能镀膜玻璃的产业现状,大部分通过离线镀膜技术进行生产,但该技术成本高,不利于产品的普及应用。本文采用APCVD小型镀膜机,其镀膜流程与在线CVD镀膜工艺原理及流程基本一致,在普通玻璃表面镀制单层TiN薄膜和双层TiO2/FTO薄膜,目的是希望研发出几种能够通过在线CVD镀膜工艺进行大规模生产的多功能玻璃膜系。本文利用APCVD小型镀膜机,以TiCl4和NH3作为反应物,在玻璃上镀制单层TiNx薄膜,通过研究不同的镀膜参数(主要包括：基板温度、反应物TiCl4与NH3的流量、基板移动速度等)对薄膜的组分、微观结构的影响,进而获取其对薄膜的光学及电学性能所带来的影响规律。同时,还利用反应物MBTC、TFA、TTIP在玻璃上镀制双层TiO2/FTO薄膜(Ti02为顶膜,FTO为底膜),研究了Ti02的膜厚的变化对整个Ti02/FTO双层膜的光学及电学影响。研究发现：TiN。薄膜在大于510℃左右成膜效率较高,在510℃～580℃范围内,随着基板温度升高,薄膜的结晶性能得到改善,N/Ti比逐渐趋于正常化学计量比,因此使得薄膜的阻隔紫外、遮阳及低辐射性能也都得到一定改善,但当基板温度超过580℃后,薄膜的相关性能又有所变差;反应物TiCl4的流量在7.5ml/hr～17.5ml/hr范围内,随着TiCl4流量的增加,薄膜中的颗粒由短小颗粒状变为细长的条状颗粒,薄膜的阻隔紫外性能及导电性都得到改善,而在近红外区的反射能力呈下降趋势；反应物NH3在200ml/min-400ml/min范围内,随着NH3流量的增大,薄膜中细长的条状颗粒逐渐增多,颗粒的均匀性及薄膜的致密性都得到改善,其导电性呈现先提高后降低的趋势,薄膜在近红外的遮阳性能也逐渐降低,但其阻隔紫外的性能却得到改善；基板移动速度控制在1mm/s～5mm/s,随着基板移动速度的增大,薄膜的导电性及阻隔紫外性能都变差,不利于TiNx薄膜的形成。综合以上分析及考虑成本和生产效率的问题,当基板温度为580℃；TiCl4的流量为15ml/hr; NH3的流量为300ml/min;基板的移动速度为2mm/s时,所获得的TiNx薄膜的综合性能表现最好,即：对小于380nm的紫外线基本能够实现完全阻隔,方块电阻能达到3.2Ω/口,在可见光区的遮阳系数能达到0.67,同时在近红外区具有一定的反射率。对TiO2/FTO双层膜的光学及电学性能的研究发现：随着TiO2膜厚的增加,TiO2/FTO双层膜在紫外-可见光区的透过率逐渐降低,在高频近红外区的反射率逐渐提高；但薄膜的导电性却表现为逐渐变差,这会降低薄膜整体的低辐射性能。另外,由于成膜时间较短,Ti02表现为非晶态,但Ti02成膜时受到底膜FTO影响,其薄膜的形貌及致密性相比于单独在玻璃表面成膜都有很大改变,使得TiO2/FTO双层膜截止紫外的波长发生一定红移。
【关键词】：APCVD小型镀膜机 TiN_x 薄膜 TiO_2/FTO双层膜 阻隔紫外 遮阳 低辐射
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ171.68
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 引言10-12
• 1.2 节能镀膜玻璃的性能指标12-13
• 1.3 节能镀膜玻璃的制备技术13-15
• 1.3.1 离线镀膜技术13-14
• 1.3.2 在线镀膜技术14-15
• 1.3.3 在线镀膜与离线镀膜比较15
• 1.4 TiN薄膜的性质及节能原理15-19
• 1.4.1 TiN薄膜的理化性质15-16
• 1.4.2 TiN的光学及电学性能16
• 1.4.3 TiN节能原理16-19
• 1.5 TiN薄膜的研究现状19
• 1.6 课题的提出及研究意义19-22
• 第二章 实验部分22-27
• 2.1 实验装置与样品制备22-23
• 2.2 样品制备23-25
• 2.2.1 实验原料23-24
• 2.2.2 实验步骤24
• 2.2.3 镀膜样品制备的镀膜参数24-25
• 2.3 镀膜样品的测试及表征手段25-27
• 2.3.1 X射线衍射仪25
• 2.3.2 扫描电子显微镜分析25
• 2.3.3 X射线能谱仪25-26
• 2.3.4 薄膜的光学性能测试26
• 2.3.5 薄膜的电学性能测试26-27
• 第三章 具有阻隔紫外、遮阳及低辐射性能的多功能TiN_x薄膜的制备及性能研究27-51
• 3.1 基板温度对TiN_x薄膜阻隔紫外、遮阳及低辐射性能的影响27-36
• 3.1.1 基板温度对薄膜的组分及微观结构的影响27-30
• 3.1.2 基板温度对薄膜阻隔紫外性能的影响30-32
• 3.1.3 基板温度对薄膜遮阳性能的影响32-34
• 3.1.4 基板温度对薄膜低辐射性能的影响34-36
• 3.2 反应物TiCl_4流量对TiN_x薄膜阻隔紫外、遮阳及低辐射性能的影响36-40
• 3.2.1 反应物TiCl_4流量对薄膜组分及微观结构的影响36-38
• 3.2.2 反应物TiCl_4的流量对薄膜阻隔紫外性能的影响38
• 3.2.3 反应物TiCl_4的流量对薄膜遮阳性能的影响38-39
• 3.2.4 反应物TiCl_4的流量对薄膜的低辐射性能的影响39-40
• 3.3 反应物NH_3流量对TiN_x薄膜阻隔紫外、遮阳及低辐射性能的影响40-44
• 3.3.1 反应物NH_3流量对薄膜的组分及微观结构的影响40-41
• 3.3.2 反应物NH_3流量对薄膜阻隔紫外性能的影响41-42
• 3.3.3 反应物NH_3流量对薄膜遮阳性能的影响42-43
• 3.3.4 反应物NH_3流量对薄膜低辐射性能的影响43-44
• 3.4 基板的移动速率对TiN_x薄膜阻隔紫外、遮阳及低辐射性能的影响44-48
• 3.4.1 基板的移动速率对薄膜的组分及微观形貌的影响44-47
• 3.4.2 基板的移动速度对薄膜阻隔紫外性能的影响47
• 3.4.3 基板的移动速度对薄膜遮阳性能的影响47-48
• 3.4.4 基板的移动速率对薄膜低辐射性能的影响48
• 3.5 小结48-51
• 第四章 具有阻隔紫外、遮阳及低辐射性能的多功能TiO_2/FTO双层膜镀膜玻璃的制备及性能研究51-59
• 4.1 底部FTO薄膜对顶部TiO_2薄膜表面形貌的影响52-53
• 4.2 不同厚度的TiO_2薄膜对TiO_2/FTO双层膜阻隔紫外性能的影响53-54
• 4.3 不同厚度的TiO_2薄膜对TiO_2/FTO双层膜遮阳性能的影响54-57
• 4.4 不同厚度的TiO_2薄膜对TiO_2/FTO双层膜的低辐射性能的影响57-58
• 4.5 小结58-59
• 第五章 结论59-61
• 第六章 研究展望61-62
• 参考文献62-67
• 附录67-69
• 致谢69

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