紅外低輻射膜的典型膜層結構
目前采用磁控濺射法制備的紅外低輻射膜的典型膜層結構如圖1所示。低輻射薄膜的中間金屬層起著反射紅外線的重要作用,一般選用銀,因它在對紅外光具有較高反射率的同時,對可見光還具有較高的透射率,按銀膜的數量可分為單銀膜(圖a) 、雙銀膜(圖b)和多銀膜,每層銀膜厚度一般在10~18nm之間。但由于銀膜的穩定性較差,尤其是在濺射的條件下容易氧化,所以目前研究的熱點是如何保護銀層在濺射鍍膜和后期使用中不受破壞。現在的膜設計一般是在銀上面增加阻擋層,如NiCr合金、Ti金屬薄層等,以防止銀氧化。還有研究發現銀靶中摻Pd,可以大大提高銀的抗潮能力; 銀靶中摻Au,可以提高薄膜的抗氧化性能。
圖1 低輻射膜膜系的典型結構
為了保護金屬膜,在金屬膜的兩側需要鍍介質膜,如ITO、ZnO、TiO2 膜等。內側介質膜用來提高銀與玻璃表面的附著力,同時兼有調節膜系光學性能和顏色的作用。外層介質膜既是減反射膜也是保護膜,有時也稱它為增透膜。兩側的介質膜厚度都小于四分之一光學波長,通常在30~70nm范圍內。并且,介質膜的折射率越高,整個膜系的透射率也越高。
因TiO2的折射率較高(為2.5 左右) ,且有光催化活性,故常選擇TiO2作介質層。不過,作為增透膜的TiO2介質層雖有保護作用,但它的硬度并不很高,在近幾年的膜設計中,也出現了增透層加鍍頂層膜的方法,選擇諸如Si3N4、SiO2等材料作頂層膜, 以增加低輻射薄膜的強度、化學穩定性、耐磨性和耐蝕性等 。