[發(fā)明專利]納米硅復合碳鍍膜玻璃及其快速反應在線制備方法

無效

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• 申請日: 2008-02-19
• 公開（公告）號: CN101224951A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 杜丕一;韓高榮;翁文劍;宋晨路;趙高凌;沈鴿;徐剛;張溪文;劉涌
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C03C17/22
• 分類號: C03C17/22
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 周烽

技術領域

本發(fā)明涉及復合鍍膜玻璃的制備技術及其應用領域，特別地，涉及一種納米硅復合碳鍍膜玻璃及其快速反應在線制備方法。

背景技術

現(xiàn)有鍍膜玻璃的制備方法可分為兩大類：一種是離線鍍膜，如真空蒸發(fā)、直流濺射、射頻濺射、磁控濺射、離子束濺射和離子鍍等，這種方法是將成品玻璃經裁切后進行鍍膜，相對耗能高、操作復雜、成本高；另一種是在線鍍膜，如化學氣相沉積(CVD)技術，這種方法可直接在玻璃浮法生產線上鍍膜。利用在線鍍膜技術制備陽光控制節(jié)能鍍膜玻璃，較為成熟的工藝主要是利用硅烷為主要原料氣體在浮法玻璃生產線的錫槽中通過化學氣相沉積過程實現(xiàn)在玻璃表面的鍍膜。由于這種鍍膜直接在高溫的錫槽中進行，鍍膜時玻璃的溫度還沒有下降，也即直接利用了玻璃生產中的熱能，因而大大節(jié)約了能源。早年Pilkington、PPG、Glaverbel等國際大公司都采用了這種技術。

然而，早年所制備的這類薄膜，通常獲得的大都為非晶態(tài)結構。而非晶態(tài)的硅薄膜，一方面，由于其結構相對疏松，且內部存在較多的懸掛鍵，因而薄膜層內很容易有離子擴散進入，包括玻璃內部及薄膜外部的離子容易擴散進入薄膜層，這會造成薄膜的光學性能隨使用發(fā)生不斷改變和耐腐蝕性能下降；另一方面，非晶態(tài)硅薄膜具有相對較高的可見光吸收率(105cm-1)，而對近紅外光吸收相對較弱，但作為一種節(jié)能玻璃，考慮到大部分的熱能來自于紅外光，因而這種薄膜除了起到降低可見光透過以外，對紅外光部分的阻擋效果并不明顯，也即其節(jié)能效果并不優(yōu)秀。

自納米半導體材料研究開展以來，納米硅薄膜一直是人們關注的熱點。到目前其宏觀結構已比較清楚，一些納米量級的微小晶粒隨機堆積而成，而小晶粒間有一定尺度的晶粒間界。材料中納米晶態(tài)成分占體積的50％，而大量的晶粒間界有幾個原子層厚度。由于晶粒是無規(guī)分布，使大量的界面具有各種不同的結構和鍵合。由于晶界的存在產生了勢壘，使得能帶帶尾態(tài)形成不連續(xù)的間隔，電子在勢阱中的能量分布由三條禁帶和兩條允帶構成。相對于單晶而言，可允許較大能量的光子通過，因而量子光學能隙大于晶態(tài)硅(Eg＝1.12ev)，但小于非晶硅薄膜(Eg＝1.8~2.0ev)。其可見光部分的吸收系數(shù)幾乎與非晶硅相同外，在近紅外區(qū)的光吸收系數(shù)則明顯比非晶硅要高。再則，納米硅薄膜由于在薄膜中形成了大量的納米晶，薄膜的結構特性得到了大大的改善，相比非晶硅薄膜其缺陷大大下降。

通常納米硅薄膜的制備都以半導體工藝為基礎，其中利用CVD方法制備納米硅薄膜時主要有PECVD方法和熱CVD方法等，而熱CVD方法中的常壓CVD方法從工藝上看更接近于在錫槽中在線制備非晶硅薄膜的工藝。然而，從浮法玻璃生產工藝考慮，玻璃生產時以約360～545米/小時的速度連續(xù)行進，也即結合已有的非晶硅薄膜的制備工藝，其實際反應時間僅為約1秒，因此保證在如此短的時間內形成納米硅薄膜將是成功制備這種高性能鍍膜玻璃存在的主要問題。根據(jù)鍍膜理論可知，適當提高溫度有望提高沉積速率和加速納米硅晶相的形成，然而在錫槽中溫度并非可以隨意調節(jié)，如將溫度由620C提高到670C時明顯將進入玻璃軟化溫度區(qū)，也即玻璃已處于軟化狀態(tài)，雖然該區(qū)域的溫度更適于形成納米硅，但軟化的玻璃顯然由于離子活性過大將干擾薄膜特別是納米硅薄膜的形成，因此解決軟化的玻璃表面對沉積薄膜過程的干擾顯然已成為能否利用這一原理快速制備納米硅薄膜及高性能鍍膜玻璃的關鍵。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種納米硅復合碳鍍膜玻璃及其快速反應在線制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

一種納米硅復合碳鍍膜玻璃，它由玻璃基板和薄膜組成，所述薄膜為納米硅和納米碳化硅復合非晶硅碳；其中，納米硅、納米碳化硅和非晶硅碳的體積百分比為40～45∶0～5∶50～60；所述納米硅和納米碳化硅晶粒尺度為5～10nm。

一種權利要求1所述納米硅復合碳鍍膜玻璃的快速反應在線制備方法，包括以下步驟：