溶胶-凝胶法制备高透光SiO2/ATO-SiO2双层疏尘薄膜

为了避免灰尘在户外玻璃上的粘附导致透过率下降的现象,采用溶胶-凝胶法在石英玻璃上制备高透光SiO2/ATO-SiO2双层疏尘薄膜,研究SiO2基层薄膜对薄膜组织和性能的影响;利用原子力显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计、霍尔效应测量仪、自制落灰实验装置对薄膜的三维表面形貌进行表征,并对其光电性能、疏尘性能进行了测试。结果表明:SiO2基层影响SiO2/ATO-SiO2双层薄膜的表面形貌,但对表层ATO-SiO2薄膜的方块电阻影响不大;SiO2/ATO-SiO2双层薄膜呈柱状结构生长,透过率高于单层ATO-SiO2薄膜的透过率,约4.15%,并且具有良好的疏尘性能,疏尘性能略优于单层ATO-SiO2薄膜;随着SiO2基层碱催化剂含量的增加,SiO2/ATO-SiO2双层薄膜的粗糙度显著增加,平均可见光透过率先增加后减小,方块电阻先减小后增加,其中,B-2/ATO-SiO2双层薄膜的平均可见光透过率最高,为86.952%,方块电阻最小,为3.74×10^6Ω/sq,疏尘性能最好。

双层SiO_2薄膜对ZnO/Si结构瑞利波器件性能的改善

利用3D有限元法分析了SiO_2薄膜对ZnO/IDT/Si结构中瑞利波特性的影响,包括相速度(vp)、机电耦合系数(k2)和频率温度系数(τf)。结果表明,当hZ/λ=0.44时,ZnO/IDT/Si结构激发的瑞利波的机电耦合系数最大值k2max=2.38%,且vp=3 016m/s,τf=-32.94×10-6℃-1。引入底层SiO_2薄膜,即ZnO/IDT/SiO_2/Si结构,瑞利波的机电耦合系数大幅提高,当hZ/λ=0.44,hsb/λ=0.25时,k2max=3.41%,且vp=2 801 m/s,τf=-11.43×10-6℃-1。继续引入顶层SiO_2薄膜,即SiO_2/ZnO/IDT/SiO_2/Si结构,瑞利波相速度得到提高,但机电耦合系数随着SiO_2厚度的增加而减小。当hZ/λ=0.44,hsb/λ=0.25,hst/λ=0.25时,k2=2.61%,vp=3 036m/s,τf=18.44×10-6℃-1。双层SiO_2薄膜的引入提高了ZnO/IDT/Si结构瑞利波器件的相速度、机电耦合系数,实现了温度补偿,因此,该结构可用于高机电耦合系数、高温度稳定性及低成本SAW器件的研制。

宽谱增透双层TiO2-SiO2/SiO2薄膜的制备与性能

采用溶胶-凝胶法制备了双层TiO2-SiO2/SiO2薄膜,调控了底层薄膜的折射率及双层薄膜不同的厚度匹配,研究了在不同厚度匹配下薄膜的光学性能。通过场发射扫描电子显微镜、椭偏仪、紫外-可见-红外分光光度计研究了薄膜的微观结构、厚度、折射率和光学透过率。研究表明:以TiO2与SiO2混合溶胶镀膜获得了折射率可调(1.5~2.0)的薄膜,在TiO2-SiO2层与SiO2层的厚度分别约为160 nm、90 nm时获得了光学性能较优的薄膜,薄膜在光学宽谱380~1100 nm范围内表现出明显的增透效果,可见光最高透过率可达97.5%,宽谱平均透过率为93.9%。

等离子体沉积类SiO_2薄膜抑制环氧树脂表面电荷积聚

气体绝缘设备中的环氧树脂材料在直流高压下易积聚表面电荷,引发沿面闪络事故。为了抑制环氧树脂材料表面电荷的积聚,采用交流电源激励的滑动放电产生低温等离子体,并以正硅酸乙酯(TEOS)为反应前驱物在环氧树脂表面沉积类SiO_2薄膜,同时利用Fourier变换红外光谱仪(FTIR)、高阻表和表面电位测试系统等对沉积薄膜表面进行分析。实验结果表明:沉积时间超过5 s时,环氧树脂表面形成一层以Si—O—Si及Si—OH基团为主要组成的薄膜,其厚度可达219 nm;且水接触角显著降低,表面电导率及体积电导率可提升2个数量级,相对介电常数明显降低。表面电位3维分布图结果表明,沉积处理后环氧树脂的表面电荷初始积聚减少,且消散速度加快。这是因为环氧树脂表面沉积类SiO_2薄膜后使材料表面陷阱能级变浅,从而抑制了表面电荷的积聚。

Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2薄膜催化剂的结构对其光催化性能影响

以硅胶为载体,采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同量Fe^(3+)的TiO_2光催化剂(Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2),以氙灯为光源,罗丹明B为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果表明,Fe^(3+)-TiO_2/SiO_2比TiO_2纳米粉有更好的催化活性,Fe^(3+)的最佳掺入量为0.03％。罗丹明B在粉体和膜催化剂的作用下遵循不同的光催化反应机理。根据XRD,SEM,Raman,XPS和FTIR的表征结果可认为,TiO_2在SIO_2表面薄膜化和Ti-O-Si键的形成是催化活性提高和降解机理不同的主要原因。

热处理对离子束溅射SiO_2薄膜结构特性的影响分析

采用离子束溅射沉积技术,在熔融石英基底上制备了SiO2薄膜,研究了热处理对离子束溅射SiO2薄膜结构特性的影响。热处理温度对表面粗糙度影响较大,低温热处理可降低表面粗糙度,高温热处理则增大表面粗糙度,选择合适的热处理温度,可以使表面粗糙度几乎不变。采用X射线衍射仪(XRD)物相分析方法,分析了热处理对离子束溅射SiO2薄膜的无定形结构特性的影响,当退火温度为550℃,离子束溅射SiO2薄膜的短程有序范围最大、最近邻原子平均距离最小,与熔融石英基底很接近,结构稳定。实验结果表明,采用合适的热处理温度,能大大改善离子束溅射SiO2薄膜的结构特性。

SiO_2气凝胶柔性保温隔热薄膜

由SiO2气凝胶、聚酰亚胺和镀铝层(SiO2/PI/Al)组成的柔性多层薄膜具有很好的保温隔热特性和广泛的应用前景。采用溶胶 凝胶方法制备的SiO2气凝胶具有很高的气孔率和很低的体积密度,尝试了在溶胶 凝胶过程中先酸性后碱性的二步法催化,使孔洞率提高到97%,体积密度降低为50kg/m3,成为优秀的保温隔热的主体材料。选择柔性耐温隔热的聚酰亚胺作为骨架材料,并用真空蒸发镀制上金属铝膜与多孔SiO2气凝胶复合成保温隔热薄膜。当薄膜叠加到10层时其保温隔热效果可提高5倍。

SiO2薄膜热应力模拟计算

薄膜内应力严重影响薄膜在实际中的应用.该文采用有限元模型对S iO2薄膜热应力进行模拟计算,验证了模型的准确性.计算了薄膜热应力的大小和分布,分析了不同镀膜温度、不同膜厚和不同基底厚度生长环境下热应力的大小,得到了相应的变化趋势图,对薄膜现实生长具有一定的指导意义.

纳米多孔SiO_2薄膜的制备与红外光谱研究

以正硅酸乙酯为原料, 采用溶胶-凝胶法, 结合旋转涂胶、超临界干燥工艺在硅片上制备了纳米多孔SiO2薄膜. XRD表明薄膜为无定形态; SEM显示薄膜具有多孔网络结构, 其SiO2粒子直径为10～20 nm. 利用FTIR研究了薄膜的结构, 纳米多孔SiO2薄膜含有Si-O-Si与Si-OR结构, 呈疏水性; 该SiO2薄膜热处理后因含有Si-OH基团而呈吸水性; 用三甲基氯硅烷对热处理SiO2薄膜进行修饰可使其呈疏水性, 修饰后的薄膜在N2中温度不高于450 ℃可保持其疏水性与多孔结构.

SiO2-TiO2薄膜的制备及光致超亲水性能研究

为了制备具有良好的光致超亲水性的SiO2-TiO2薄膜,实验用溶胶凝胶法结合超声技术以正硅酸乙酯(TEOS)和钛酸丁酯(TBOT)为前驱体制备SiO2-TiO2溶胶;采用浸渍提拉法在普通载玻片上涂膜;然后分别运用微波炉和马弗炉2种不同的烧结方式进行热处理制得产品。将所得产品分别进行接触角、紫外-可见分光光度计、FT-IR、AFM测试。结果表明:马弗炉烧结得到的SiO2-TiO2薄膜亲水性要好于微波炉烧结,并且在V(TEOS)∶V(TBOT)=0.75∶1时,接触角最小,可达到4.3°,满足防污自清洁的要求;红外谱图说明有Ti—O—Si键的生成,证明SiO2和TiO2之间生成了复合氧化物。

SiO_2溶胶及其静电自组装薄膜的制备

采用HCl催化、NH3 ·H2 O催化、HCl与NH3 ·H2 O分步催化三种途径制备了SiO2 胶体 ,用透射电镜观察了胶体粒子的形貌 .用静电自组装 (ESAM)法制备了聚电解质PDDA与SiO2 胶体粒子的有机 /无机复合光学薄膜 .实验结果表明 ,用HCl催化制备的SiO2 透明溶胶不适合于用ESAM法制备薄膜 ,用HCl与NH3 ·H2 O分步催化以及用NH3 ·H2 O单独催化制备的SiO2 胶体适合于用ESAM法制备光学薄膜 .薄膜的透射电镜微观察结果表明 ,以HCl与NH3 ·H2 O分步催化的SiO2 胶体制备的PDDA/SiO2 薄膜为连续结构 ,NH3 ·H2 O单独催化的为颗粒堆积 .研究了薄膜透光率与薄膜层数的关系 ,考察了薄膜的机械强度 .结果显示 ,以NH3 ·H2 O单独催化的SiO2 胶体制备的光学薄膜的增透效果较好 。

SiO_2薄膜光学常数物理模型（英文）

SiO_2薄膜是光学薄膜领域内常用的重要低折射率材料之一。在文中研究中,通过测量薄膜的椭偏参数,使用非线性最小二乘法反演计算获得薄膜的光学常数。采用离子束溅射和电子束蒸发两种方法制备了SiO_2薄膜,在拟合过程中,基于L_8(2~2)正交表设计了8组反演计算实验,以评价函数MSE为考核指标。实验结果表明:对IBS SiO_2薄膜拟合MSE函数影响最大的为界面层模型,对EB SiO_2薄膜拟合MSE函数影响最大的为Pore模型。同时确定了不同物理模型对拟合MSE函数的影响大小和反演计算过程模型选择的次序,按照确定的模型选择次序拟合,两种薄膜反演计算的MSE函数相对初始MSE可下降35%和38%,表明拟合过程模型选择合理物理意义明确。文中提供了一种判断薄膜物理模型中各因素对于薄膜光学常数分析作用大小的途径,对于薄膜光学常数分析具有指导意义。

溶胶-凝胶法制备SiO_2-TiO_2纳米复合薄膜紫外光处理的研究

采用溶胶－凝胶技术，结合二步水解法分别在单晶硅片、石英玻璃和Ｋｇ玻璃上制备ＳiＯ2、ＴiＯ2纳米复合薄膜，采用高压汞灯对其进行紫外光处理，分别用ＡＦＭ、椭偏仪、ＦＴＩＲ、ＵＶ－Ｖis分光光度计以及ＸＲＤ对凝胶膜紫外光处理前后的光学性能和结构进行研究，并与传统的热处理进行比较与分析．研究表明，紫外光处理是实现凝胶膜低温致密化的有效方法之一，其致密化的机理不同于传统的热处理，主要是通过紫外高能光子诱导复合薄膜网络结构的原子中的电子激发，导致原子化学键的断裂，进而产生结构重组而致密化．

PECVD提高SiO_2薄膜致密性的研究

为了在高功率980 nm激光器工艺中制备高质量、均匀性好、致密性高的SiO2薄膜,本文研究了PECVD的反应压强、射频功率、SiH4与N2O流量比对SiO2薄膜的沉积速率和BOE腐蚀速率的影响。实验采用BOE腐蚀速率来反映SiO2薄膜的致密性,采用傅里叶红外光谱仪得到SiO2薄膜的红外吸收特性,采用原子力显微镜(AFM)观察SiO2薄膜的表面形貌。通过优化各工艺参数最终获得了BOE腐蚀速率为9.18 nm/s的SiO2薄膜。

不同氧氩比例对氧化硅(SiO_2)薄膜的结构及性能的影响

在不同氧氩比例气氛下,采用反应直流磁控溅射方法制备了SiO2薄膜。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和紫外可见光谱(UV-Visible spectrum)等研究了氧氩比例的不同对SiO2薄膜的晶体结构、化学配比、表面形貌和光学性能的影响。结果显示:室温下,不同氧氩比例的SiO2薄膜都为非晶结构;随着氧分量的增加,Si2p与O1s向高结合能方向移动;在氧分量较大的气氛下,SiO2薄膜的化学失配度较小,薄膜均匀,致密,在400-1100nm有良好的光透过性。

SiO_2超疏水薄膜的制备和性能表征

采用溶胶-凝胶法、相分离及自组装技术,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅前体,在硅溶胶中添加聚丙烯酸(PAA)引发相分离,通过控制PAA的含量来控制相分离的程度,从而制备出表面微结构可控制的SiO2薄膜。研究了聚丙烯酸含量对薄膜表面微结构及接触角的影响。用扫描电镜(SEM)对薄膜表面进行了表征,结果表明,SiO2薄膜表面粗糙度随着聚丙烯酸含量的增加而增加。最后用三甲基氯硅烷(TMCS)进行化学气相修饰,形成TMCS自组装单分子层,制备出接触角达158°的超疏水SiO2薄膜。

TiO_2/SiO_2复合薄膜的制备及其自清洁性能

利用热陈化法得到的纳米TiO2粒子及SiO2聚合物胶粒通过浸渍-提拉技术制备了具有自清洁功能的TiO2/SiO2复合薄膜。考察了SiO2的复合比例对薄膜的表面形貌、透光率、光致亲水及自清洁性能的影响。随着SiO2复合体积分数的增大,薄膜的表面粗糙度、可见光透过率、光致亲水及自清洁性能显示了相似的变化规律。即在V(SiO2)=25%左右时,薄膜的各项特性或性能达到最大值或最小值。该薄膜在室外放置28天后,仍能显示超亲水性能。

离子束溅射制备SiO_2薄膜的折射率与应力调整

基于正交试验方法,系统研究了用离子束溅射法制备SiO2薄膜其折射率、应力与工艺参数(基板温度、离子束压、离子束流和氧气流量)之间的关联性。使用分光光度计和椭圆偏振仪测量SiO2薄膜透过率光谱和反射椭偏特性,利用全光谱反演计算法获得薄膜的折射率,通过测量基底镀膜前后的表面变形量得到SiO2薄膜的应力。实验结果表明,工艺参数对薄膜折射率影响权重从大到小依次为氧气流量、基板温度、离子束流和离子束压,前三者对折射率影响的可信概率分别为87.03%、71.98%和69.53%;对SiO2薄膜应力影响权重从大到小依次为基板温度、离子束压、氧气流量和离子束流,前三者对应力影响的可信概率分别为95.62%、48.49%和37.88%。得到的结果表明,制备低折射率SiO2薄膜应选择高氧气流量、低基板温度和低离子束流;制备低应力SiO2薄膜应选择低基板温度和高氧气流量。

溶胶-凝胶法制备超疏水性OTS-SiO_2复合薄膜

以正硅酸乙酯(TEOS)为先驱体,采用酸/碱两步溶胶-凝胶法和自组装技术制备了具有超疏水性的薄膜.利用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和接触角仪等测试方法对十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰前后薄膜的结构、形貌、表面元素组成与润湿等性能进行了表征和分析.结果表明,制备的OTS-SiO2复合薄膜具有良好的超疏水性能,水滴在该薄膜上的最大静态接触角为156°,滚动角小于5°.

SiO_2包覆的β-NaYF_4∶Eu^(3+)及透明发光薄膜的制备和性能研究

通过溶胶-凝胶方法对β-NaYF4∶Eu3+进行了表面SiO2包裹处理,并将其分散于溶胶中提拉成膜,制备成发光薄膜。采用XRD、SEM、TEM、FTIR、UVPC、PL等测试手段进行了分析表征。结果表明:NaYF4表面被成功包裹上了一层SiO2,形成了核壳结构,并除去了表面油酸等有机物。表面包裹对NaYF4的晶型结构没有产生影响,但荧光性能略有下降,形貌趋向于圆形,这是由于表面SiO2颗粒在形成网络结构的张力和溶剂溶解所致。采用提拉浸渍镀膜后,发光粒子比较好地分散在薄膜上,并且具有比较理想的透过率,呈现出一定的减反射效果。由于SiO2包裹和热处理,O2-空位缺陷增强了Eu3+在420～500 nm波段的发光,这对整个发光性能是有利的。而因为能量转移,产生无辐射跃迁,613 nm处发光产生猝灭。通过实验,优化确定了制备发光薄膜的最佳工艺。