低辐射薄膜中Ag层前后介质对膜层电学性能的影响.docx

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引言

低辐射镀膜玻璃是使用物理气相沉积（PVD）方法生产的一种镀膜玻璃，其对4.5～25?μm红外线有较高的反射比，极大地降低了玻璃表面的辐射率，玻璃辐射率从0.84降低至0.15以下。随着“双碳”战略的实施，为加快降低碳排放步伐，建筑节能也受到越来越多的关注。玻璃作为建筑外围护结构也是受到了更多的关注，人们从关注颜色逐渐也开始关注其热工性能。玻璃的热工性能主要通过两个参数来表征，即传热系数和遮阳系数，而两者均是玻璃对太阳能辐射中波长为0.78～25?μm的红外辐射的反射、吸收和透射能力的表现，而这种能力的大小不只与低辐射镀膜玻璃中银层的厚度有关，还与其生长质量有着密不可分的联系，而银层的生长质量则可以通过测量霍尔效应来进行评估。氧化锌等材料作为种子层可以适当地将银层的渗透极限减低，有利于银层光滑地生长，减少缺陷的产生，已经被镀膜玻璃生产企业所认可。周枫也提到氧化锌作为银层的种子层，且当厚度大于4nm时，银膜可连续生长，并且可减少生长中产生的缺陷。银层前后两层介质材料是否对银层的生长有帮助则是本文重点研究内容。

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实验

采用磁控溅射的方法在玻璃基底上分别镀制薄膜1至薄膜4，薄膜沉积参数如表1～表4所示，腔室的本底真空度为6×10-4Pa，工作气压保持在（2～6）×10-1Pa范围内。四种薄膜的银层厚度总和固定为10nm，以避免因银层厚度不同而导致的电学性质的变化。改变银层前后1～2层材料，观察膜层的电学性质并以此判断银层质量的好坏。为了降低其他材料对实验结果的影响，已将SiAl和NiCr的厚度进行固定，作为保护材料而不作为主体材料分析。

表1薄膜1沉积参数

表2薄膜2沉积参数

表3薄膜3沉积参数

表4薄膜4沉积参数

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结果与讨论

根据银层前后材料的不同镀制的四种薄膜，对其钢化前后的辐射率、迁移率、面载流子浓度、电导率进行测量，结果如图1～图4所示。

图1辐射率变化

图2迁移率变化

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图3面载流子浓度变化

图4电导率变化

通过对图1～图4钢化前后的数据对比分析，除了薄膜1、2的面载流子浓度参数是钢化前优于钢化后，其余所有所测量数据均为钢化后优于钢化前，说明钢化可以有效地减少银层的生长缺陷，使薄膜的电学及热力学性质更优秀。对图1～图4的数据综合分析来看，钢化对玻璃的电学性质有着积极的影响。银层前后2层材料对薄膜的电学性质均有影响，ZnSnO+ZnO两种材料包覆生长的薄膜优于ZnO包覆生长的薄膜。银层单独生长的薄膜仅在钢化前的载流子浓度指标中表现优异，其余均不如被氧化物包覆生长的薄膜。银层总厚度相同的情况下，对比同样为ZnO包覆生长的薄膜，一层银的热力学及电学性质优于双层银。

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结论

通过采用磁控溅射的方法在玻璃基板上镀制复合膜，在复合膜中固定银层总厚度单独研究银层前后介质对膜层电学性质的影响。相同包覆层的前提下，单层银的电学性质要优于双层银，并且ZnSnO+ZnO两种材料包覆生长的薄膜电学性质表现要明显优于ZnO包覆生长的薄膜，即主体结构为ZnSnO/ZnO/Ag/ZnO/ZnSnO时，其膜层的电学性质最为优异。