本發明專利技術公開了一種在玻璃基板上生長微納結構氧化錫摻氟薄膜的方法，將經過清洗的玻璃基片放入氣相沉積反應室；先驅體有機錫源和有機氟源用氮氣作載氣，催化劑H2O用空氣做載氣，分別在鼓泡器中氣化后通入混氣室；將得到的混合反應氣通入鍍膜反應器中輸送到玻璃基板上，控制鍍膜反應器噴氣口與玻璃表面的距離為2～5毫米，有機氣源中Sn:F質量比例為2:1-3:1，在玻璃基片表面沉積5-30s，冷卻即可。本發明專利技術制備工藝簡單，使用設備簡單，對環境無污染，成本低廉，效率高，耗能低，適合浮法在線生產大面積透明導電膜；制得的呈微納結構的氧化錫摻氟薄膜，具有更好的可見光透過率，中遠紅外反射率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及。
技術介紹
隨著全世界的科技和經濟的迅猛發展，對能源的消耗日益大幅增加，使得能源危機問題日益突出，節能作為一項國家戰略問題已引起世界各國的廣泛關注。而建筑技術的發展使得玻璃在建筑中所占的比例越來越大，甚至有些高層建筑采用了全玻璃外墻的結構，以期獲得美觀典雅的現代建筑審美效果。普通無色玻璃是一種良好的建筑材料，用它做窗戶，既美觀又實用，能夠透過90%左右的太陽輻射，但是在它透過可見光的同時，也透過了近紅外線和中遠紅外線部分，這種無選擇的透射特性使得普通玻璃成為建筑物能耗的主要來源。為了減少現代建筑業中因為大面積采用玻璃而導致的能源損耗，發展出了一種在普通玻璃表面鍍上一層功能材料薄膜，使得玻璃可以對太陽輻射中的可見光區和紅外區可以有選擇地進行吸收或反射，經過此種處理后的玻璃稱為低輻射薄膜玻璃，玻璃上的功能材料薄膜則相應稱為低輻射薄膜。常見的在玻璃表面制備薄膜的方法有磁控濺射法、化學氣相沉積法、溶膠凝膠法、粉末噴涂法和噴霧熱解法等，目前可應用于大規模生產的離線方法有磁控，在線方法有常壓化學氣相沉積(APCVD)、噴霧熱解法等。而APCVD法由于設備簡單，生產效率高，成膜均勻，適合浮法在線生產大規模鍍膜玻璃。二氧化錫(SnO2)為η型半導體，屬于四方晶系的金紅石型(rutile)結構，在SnO2 中摻入F、Sb或P等離子施主摻雜，能大幅度提高SnO2膜的電導率。其中摻F的SnO2膜以其良好的透光性、耐腐蝕性和耐久性成為比較理想的低輻射膜材料。近年來，對于氧化錫摻雜的研究越來越受到人們的重視，由于其較好的光電性能，多被使用在低輻射鍍膜玻璃、太陽能電池的透明導電膜、氣敏材料等等。但是，由于氧化錫易于結晶，制備出的薄膜中氧化錫的顆粒均較大，達到200-300nm左右，影響了可見光透過率和中遠紅外反射率。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種在玻璃基板上生長具有較高可見光透過率和中遠紅外反射率的微納結構氧化錫摻氟薄膜的方法。本專利技術的，包括以下步驟O將經過清洗的玻璃基片放入氣相沉積反應室，常壓下，將反應室加熱至500 650 0C ；2)先驅體有機錫源和有機氟源用氮氣作載氣，催化劑H2O用空氣做載氣，分別在鼓泡器中氣化后通入混氣室，得到混合反應氣；3)將上述混合反應氣通入鍍膜反應器中輸送到氣相沉積反應室的玻璃基板上，控制鍍膜反應器噴氣口與玻璃表面的距離為2 5毫米，有機氣源中Sn: F質量比例為2:1-3:1，氣體總量4L/min-5L/min，在500-650°C的溫度條件下在玻璃基片表面進行沉積，沉積5_30s后，停止通入氣體，冷卻即可。本專利技術中，所說的有機錫源是單丁基三氯化錫(MBTC，C4H9SnCl3X氯化亞錫 (SnCl2 · 2H20)、四氯化錫(SnCl4)、氧化二丁錫(DBTO)或三氯乙丁錫。所說的有機氟源是三氟乙酸(TFA、CF3COOH)。本專利技術通過改變沉積時間、溫度、先驅體Sn:F質量比可以控制微納結構氧化錫摻氟薄膜的厚度、摻雜含量，從而控制薄膜的微納結構及光電性能。本專利技術通過控制鍍膜反應器與玻璃基板之間的距離在2 5毫米，使混合氣快速到達高溫玻璃基板表面形核，但控制成核晶體在玻璃基板表面長大的時間5-30s，抑制其過快生長，從而使得薄膜中晶粒尺寸為納米級(3nm-10nm);同時，由于玻璃基板的高溫作用， 晶粒之間團聚形成尺寸在200nm左右的微米級大顆粒，故本專利技術制得的為微納結構氧化錫摻氟薄膜。本專利技術的有益效果在于本專利技術制備工藝簡單，使用設備簡單，對環境無污染，成本低廉，效率高，耗能低，適合浮法在線生產大面積透明導電膜；本專利技術方法制得的呈微納結構的氧化錫摻氟薄膜， 是由晶粒尺寸為3nm-10nm的納米晶摻氟二氧化錫聚集成尺寸在200nm左右的微米晶而形成的均勻、致密的薄膜，相比于大顆粒的氧化錫摻氟薄膜，具有更好可見光透過率(可見光透過率大于80%)、中遠紅外反射率(在中遠紅外區的反射率大于80%)，其方塊電阻為 12-20 Ω / 口。這種沉積在玻璃基板上的微納結構的氧化錫薄膜具有優異的低輻射功能在通過足夠的可見光滿足取光需要的同時，對人體和物體輻射的中遠紅外光具有較高的反射率以減小室內物體對外輻射，因而在低輻射建筑節能玻璃以及薄膜太陽能電池方面有著十分誘人的前景。附圖說明圖I是實例I獲得的微納結構氧化錫摻氟薄膜的SEM照片，右上角為SEM斷面照片。圖2是實例2獲得的微納結構氧化錫摻氟薄膜的SEM照片，右上角為SEM斷面照片。圖3是實例I獲得氧化錫摻氟薄膜的TEM照片，右上角為電子衍射照片。具體實施例方式以下結合具體實例進一步說明本專利技術。實例II)用10%的氫氟酸清洗玻璃基片；將玻璃基片放入氣相沉積反應室樣品支架上，反應室抽真空，并通入N2對反應室進行清洗；將反應室加熱至550°C。2)先驅體有機錫源MBTC (C4H9SnCl3)和有機氟源TFA (CF3COOH)用氮氣作載氣， 分別在鼓泡器中于160°C和20°C氣化，催化劑H2O用空氣做載氣，在鼓泡器中于40°C氣化， 通入混氣室，得到混合反應氣。3)將MBTC、TFA和H2O混合反應氣體通入鍍膜反應器中輸送到氣相沉積反應室的玻璃基板上，控制鍍膜反應器噴氣口與玻璃表面的距離為5毫米，有機氣源中Sn:F質量比例為2. 5:1，氣體總量4. 644L/min，在550°C的溫度條件下在玻璃表面進行沉積，沉積時間為15s，沉積完畢，停止通入氣體，冷卻即可。制備得到的微納結構氧化錫摻氟薄膜的膜厚為250nm，方塊電阻為15. 6 Ω / □，可見光透過率為85. 4%，在中遠紅外區的反射率可達到80. 3%。其TEM和電子衍射照片如圖3 所示，由圖可見，薄膜中晶粒分布均勻，晶粒大小為5-8nm。結合SM圖I，可見所制得的氧化錫摻氟薄膜是由納米晶的顆粒聚集成尺寸為200nm左右的微米顆粒組成，為典型的微納結構薄膜。實例2同實例1，區別在于步驟3)將反應時間延長至25s。制備得到的微納結構氧化錫摻氟薄膜的膜厚為360nm，方塊電阻為12. 6 Ω / □，可見光透過率為81. 5%，在中遠紅外區的反射率可達到85. 5%。SEM如圖2。實例3同實例1，區別在于步驟3)將鍍膜反應器噴氣口與玻璃表面的距離為調整為2毫米， Sn:F質量比例為3:1。制備得到的微納結構氧化錫摻氟薄膜的膜厚為300nm，方塊電阻為14. 3 Ω / □，可見光透過率為83. 6%，在中遠紅外區的反射率可達到83. 1%。權利要求1.，其特征是包括以下步驟.1)將經過清洗的玻璃基片放入氣相沉積反應室，常壓下，將反應室加熱至500 650 0C ；.2)先驅體有機錫源和有機氟源用氮氣作載氣，催化劑H2O用空氣做載氣，分別在鼓泡器中氣化后通入混氣室，得到混合反應氣；.3)將上述混合反應氣通入鍍膜反應器中輸送到氣相沉積反應室的玻璃基板上，控制鍍膜反應器噴氣口與玻璃表面的距離為2 5毫米，有機氣源中Sn: F質量比例為2:1-3:1，氣體總量4L/min-5L/min，在500-650°C的溫度條件下在玻璃基片表面進行沉積，沉積5_30s 后，停止通入氣體，冷卻即可。2.根據權利要求I所述的，其特征在于所說的有機錫源是單丁基三氯化錫、氯化亞錫、四氯化錫、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓高榮，高倩，汪建勛，李銘，宋晨路，劉涌，沈鴿，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：
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