溶胶凝胶法制备薄膜及涂层材料

1、第第7章章 溶胶溶胶-凝胶法制备薄膜凝胶法制备薄膜及涂层材料及涂层材料黄剑锋黄剑锋7.1 7.1 溶胶凝胶法制备薄膜的工艺特征溶胶凝胶法制备薄膜的工艺特征 7.1.1反应体系的确定反应体系的确定 考虑因素考虑因素 (1)以当前先进功能烧结陶瓷主成分为依据选择相以当前先进功能烧结陶瓷主成分为依据选择相应的无机前驱体；应的无机前驱体； (2)合成初期的化学现象具有代表性；合成初期的化学现象具有代表性； (3)涉及单组分和多组分氧化物。涉及单组分和多组分氧化物。 反应体系的组成如表反应体系的组成如表7-1所示。所示。材料材料主盐主盐沉淀剂沉淀剂成膜促进剂成膜促进剂Al2O3La2O3-Al2O3Zr

2、O2(Y2O3)-Al2O3Al(NO3)3、La(NO3)3、Al(NO3)3、ZrOCl2、Y(NO3)3NH4OHH2C2O4聚乙烯醇（聚乙烯醇（PVA）MgO-ZrO2Y2O3-ZrO2ZrOCl2 、Mg(NO3)2、Y(NO3)3NH4OH(NH4)2CO3聚乙烯醇（聚乙烯醇（PVA）、）、阴离子表面活性阴离子表面活性剂剂MgAl2O4MgFe2O4Mg (Fe，Al)O4Mg (NO3)2 、Al (NO3)3、Fe(NO3)3(NH4)2CO3阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂聚乙二醇、甘油聚乙二醇、甘油Ca10(OH)2(PO4)(Ca，Mg)Zr4(PO4)6Ca (NO3)

3、2、(NH4)2HPO4、ZrCl4、Mg(NO3)2HNO3聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺表表7-1 反应体系的组成反应体系的组成主要反应体系介绍：主要反应体系介绍： 氧化铝系列氧化铝系列以以Al2O3为主要成分，用于超过虑、气体分离和膜催化。为主要成分，用于超过虑、气体分离和膜催化。(2)氧化锆系列氧化锆系列MgO-ZrO2、Y2O3-ZrO2材料可用于膜催化，氧离子传感器材料可用于膜催化，氧离子传感器和低湿度湿敏材料，一般要求制成微孔结构。和低湿度湿敏材料，一般要求制成微孔结构。(3)镁尖晶石系列镁尖晶石系列用于制备全量程湿敏材料，具有湿阻线性好、响应快、无用于制备全量程湿敏材料，具有湿阻线性好、

4、响应快、无需加热清洗等特点，但其薄膜化问题很难解决。需加热清洗等特点，但其薄膜化问题很难解决。(4)磷酸盐系列磷酸盐系列Ca10(OH)2(PO4)6、 (Ca，Mg)Zr4(PO4 )67.1.1.2 成膜促进剂的作用和组成原则成膜促进剂的作用和组成原则 在薄膜与涂成的制备过程中，成膜促进剂主要起在薄膜与涂成的制备过程中，成膜促进剂主要起到以下作用：到以下作用： (1)起到高分子的位阻作用。起到高分子的位阻作用。 (2)延缓溶剂挥发作用。延缓溶剂挥发作用。 (3)带不同长度支链和极性基团的高分子对最终材带不同长度支链和极性基团的高分子对最终材料的微结构有控制作用。料的微结构有控制作用。 在成

5、膜促进剂的参与下，无机前驱体在成膜促进剂的参与下，无机前驱体Sol-Gel膜的成膜机制如图膜的成膜机制如图7-1所示。所示。稳定的均匀溶胶稳定的均匀溶胶成膜促进剂成膜促进剂胶粒胶粒NH4+或者或者NO3-H2ONO3-H2ONH3干燥初期干燥初期H2OCO2快升温快升温慢升温慢升温图图7-1 无机前驱体无机前驱体Sol-Gel膜的成膜机制示意图膜的成膜机制示意图对成膜促进剂成分的的一般要求对成膜促进剂成分的的一般要求 第一：根据最终材料的结构要求和溶胶粒子第一：根据最终材料的结构要求和溶胶粒子表面电荷性质选择主成分和表而活性剂；表面电荷性质选择主成分和表而活性剂； 第二：各组分之间不应有强的化

6、学作用，以第二：各组分之间不应有强的化学作用，以免影响各自的功能；免影响各自的功能； 第三：主成分应具有较高的固化点。使固相第三：主成分应具有较高的固化点。使固相粒子在初期干燥阶段粒子在初期干燥阶段(120)充分靠近以形成密堆充分靠近以形成密堆积；积； 第四，各组分在后期干燥和热处理早期第四，各组分在后期干燥和热处理早期(960.20.22.90.4Vycor硼硅酸玻璃80.53.80.412.92.2Pyrex铝硅酸玻璃550.60.44.78.5422.9铝硼硅酸玻璃74.76.40.50.9BaO 2.29.65.6物化实验器具用低碱玻璃49.20.20.1BaO25.014.5Fe2O

7、310.9浮法玻璃727313.514.07.59.53.54.00.050.1211.6平拉法玻璃71.573.013. 515.06.58.53.54.50.050.151.01.7无槽法玻璃71.573.013.014.56.58.53.54.50.050.151.01.7表表7-3几种玻璃基板的化学组成几种玻璃基板的化学组成/%(1)石英玻璃基板石英玻璃基板密度密度/gcm-32.203抗拉强度抗拉强度/MPa49杨氏模量杨氏模量/MPa7.78104泊松比泊松比0.14线膨胀系数线膨胀系数/-1(至至1000)5.410-7比热比热/kJg-1-11.051固有电阻固有电阻/ cm(

8、20)1019固有电阻固有电阻/ cm(500)108折射率折射率(=5891)1.458可见光透过率可见光透过率93.3可见光反射率可见光反射率6.7表表7-5透明石英玻璃基板的性质透明石英玻璃基板的性质(2)高硅玻璃基板高硅玻璃基板密度密度/gcm-32.23抗拉强度抗拉强度/MPa3060杨氏模量杨氏模量/MPa7.0104泊松比泊松比0.19线膨胀系数线膨胀系数/-1810-7比热比热/kJg-1-10.753固有电阻固有电阻/cm(20)1017固有电阻固有电阻/cm(250)109.1固有电阻固有电阻/cm(350)108。1折射率折射率(=5891)1.458表表7-6 Vyco

9、r(CGW # 7900)玻璃基板的性质玻璃基板的性质(3)硼硅酸玻璃基板硼硅酸玻璃基板 硼硅酸玻璃的线膨胀系数介于石英玻璃和普硼硅酸玻璃的线膨胀系数介于石英玻璃和普通平板玻璃之间。通平板玻璃之间。具有优良的耐热性和耐久性。具有优良的耐热性和耐久性。常作为理化实验室用玻璃器皿常作为理化实验室用玻璃器皿。 不过，由于硼硅酸盐玻璃容易分相，在不过，由于硼硅酸盐玻璃容易分相，在500600温度范围内使用时，性能显著下降。温度范围内使用时，性能显著下降。 表表7-7列出了列出了Pyrex玻璃的物理性质。玻璃的物理性质。密度密度/gcm-32.23抗拉强度抗拉强度/MPa4060杨氏模量杨氏模量/MPa

10、6.4104泊松比泊松比0.2线膨胀系数线膨胀系数/-132.510-7比热比热/kJg-1-10.779固有电阻固有电阻/cm(20)1015固有电阻固有电阻/cm(250)108.1固有电阻固有电阻/cm(350)106.6折射率折射率(=5891)1.474表表7-7 Pyrex玻璃玻璃(CGW # 7740)的性质的性质(4)普通平板玻璃基板普通平板玻璃基板 普通平板玻璃的用量最大。它是以普通平板玻璃的用量最大。它是以CaO和和Na2O取代价格较高的硼酸和难熔的铝所得。取代价格较高的硼酸和难熔的铝所得。 现在，在平板玻璃产量中，浮法玻璃占有现在，在平板玻璃产量中，浮法玻璃占有很大比例。

11、很大比例。 表表7-8列出了普通平板玻璃的物理性质。列出了普通平板玻璃的物理性质。密度密度/gcm-3-2.51抗拉强度抗拉强度/MPa50杨氏模量杨氏模量/MPa7.2104泊松比泊松比0.21线膨胀系数线膨胀系数/-1（90100）10-7比热比热/kJg-1-10.837固有电阻固有电阻/cm(20)1012.5固有电阻固有电阻/cm(250)106.3固有电阻固有电阻/cm(350)105.3折射率折射率(=5891)1.515表表7-8普通平板玻璃基板的性质普通平板玻璃基板的性质(5)玻璃基板中的气体及表面吸附气体玻璃基板中的气体及表面吸附气体 玻璃中气体的种类及含量依玻璃成分及生产

12、方玻璃中气体的种类及含量依玻璃成分及生产方法的不同而不同。表法的不同而不同。表7-9列出了经加热后自玻璃释列出了经加热后自玻璃释放出的气体种类及含量。放出的气体种类及含量。玻璃种类玻璃种类加热加热温温度度/逸出气体逸出气体量量(常温常压常温常压)/cm3气体的组成气体的组成/%H2OCO2SO2O2其其它它钠一钙钠一钙10001.6991钠一钙钠一钙(灯泡灯泡用用)14000.94453516硼硅酸盐硼硅酸盐9701.2981硼硅酸盐硼硅酸盐(真真空管用空管用)14000.74942221铝硅酸盐铝硅酸盐9700.08981表表7-9经加热后自玻璃基板释放的气体经加热后自玻璃基板释放的气体 平

13、板玻璃和铅玻璃在加热到平板玻璃和铅玻璃在加热到200左右时放出气体左右时放出气体的量最多，硼硅酸盐玻璃在的量最多，硼硅酸盐玻璃在300附近放出气体的附近放出气体的量最多。在真空中加热，玻璃放出的气体多半是量最多。在真空中加热，玻璃放出的气体多半是水。特别是放置时间长久的钠一钙玻璃，所放出水。特别是放置时间长久的钠一钙玻璃，所放出的气体的量是新鲜玻璃表面的数倍。这时可用稀的气体的量是新鲜玻璃表面的数倍。这时可用稀氢氟酸处理，将玻璃表层除去。如果玻璃表面风氢氟酸处理，将玻璃表层除去。如果玻璃表面风化到模糊不清的程度，可用化到模糊不清的程度，可用CeO2研磨剂，将玻璃研磨剂，将玻璃表面抛光，以除去其

14、表层。石英玻璃比含碱玻璃表面抛光，以除去其表层。石英玻璃比含碱玻璃的吸附水少。的吸附水少。(6)玻璃表面的平整度及光散乱玻璃表面的平整度及光散乱 玻璃表面，由于是所谓火抛光玻璃表面，由于是所谓火抛光(fire polish)，平整度在平整度在610nm。如果要求玻璃表面更平滑或。如果要求玻璃表面更平滑或大面积范围的平滑，必须进行研磨。先用大面积范围的平滑，必须进行研磨。先用SiC或或Al2O3粗磨，然后用红粉粗磨，然后用红粉(Fe2O3)或或CeO2抛光。抛光。 玻璃表面如果呈波纹状，凸起的顶部或峰顶玻璃表面如果呈波纹状，凸起的顶部或峰顶与凹下的底面上的反射光之间存在光程差，与凹下的底面上的反

15、射光之间存在光程差，=2hcos ， 为入射角。如果为入射角。如果2h小于小于/8，则看不，则看不到光散乱。到光散乱。7.2.1.3清洗效果的检测与评价方法清洗效果的检测与评价方法 (1) 呼气成象法呼气成象法 如果向玻璃表面哈一口气，其表面会有水附着。清净如果向玻璃表面哈一口气，其表面会有水附着。清净的基板经火焰处理后，水在表面形成均匀薄膜，没有光散的基板经火焰处理后，水在表面形成均匀薄膜，没有光散乱，成黑色呼气象。不清洁的基板呈灰色呼气象。乱，成黑色呼气象。不清洁的基板呈灰色呼气象。 (2) 液滴法液滴法 在基板的表面置以水或醇等液体时，通过其扩散、润在基板的表面置以水或醇等液体时，通过其

16、扩散、润湿、接触角的大小可以判定基板表面的清洁度。接触角的湿、接触角的大小可以判定基板表面的清洁度。接触角的测定可采用光反射法、扩大映象法等。玻璃的清洗方法与测定可采用光反射法、扩大映象法等。玻璃的清洗方法与接触角之间的关系示于图接触角之间的关系示于图7-7。1234204060接触角/ 1研磨后干燥研磨后干燥 2有机溶剂洗有机溶剂洗 3重铬酸钾一硫酸洗液重铬酸钾一硫酸洗液 4辉光放电辉光放电图图7-7 玻璃基板的清洗方法与相对于水的接触角之间的关系玻璃基板的清洗方法与相对于水的接触角之间的关系(3) 静止摩擦系数法静止摩擦系数法 当基板表面上有油脂时，静止摩擦系数小，因此可用当基板表面上有油

17、脂时，静止摩擦系数小，因此可用静止摩擦系数作为评价基板清洁度的指标。静止摩擦系数作为评价基板清洁度的指标。洗涤方法洗涤方法静摩擦系数静摩擦系数s异丙醇蒸汽清洗异丙醇蒸汽清洗0.50.64三氯乙烯蒸汽清洗三氯乙烯蒸汽清洗0.39 Teepol洗剂洗剂(一种阴离子去垢剂一种阴离子去垢剂)洗涤后，用布擦试干燥洗涤后，用布擦试干燥0.07Teepol洗涤剂洗涤后，辉光放电处理洗涤剂洗涤后，辉光放电处理0.8Teepol洗涤剂洗涤后，以醇洗涤，棉花擦干洗涤剂洗涤后，以醇洗涤，棉花擦干0.33处理后，辉光放电处理处理后，辉光放电处理0.8处理后，辉光放电处理处理后，辉光放电处理0.8处理后处理后.气体火焰

18、上火炎处理气体火焰上火炎处理0.41表表7-10 玻璃基板的洗涤方法与静止摩擦系数玻璃基板的洗涤方法与静止摩擦系数7.2.2 涂膜涂膜 主要方法：主要方法： 浸渍提拉法浸渍提拉法 旋转涂覆法旋转涂覆法 喷雾涂层喷涂法喷雾涂层喷涂法 电沉积法电沉积法 流动涂膜技术流动涂膜技术 毛细管涂镀技术毛细管涂镀技术 滚动滚动/照相凹版涂镀技术照相凹版涂镀技术 印花技术印花技术 化学涂层化学涂层 1 提拉浸渍法提拉浸渍法 浸渍提拉法是将整个洗净的基板浸人预先制备好的溶胶浸渍提拉法是将整个洗净的基板浸人预先制备好的溶胶之中，然后以精确控制的均匀速度将基板平稳地从溶胶中之中，然后以精确控制的均匀速度将基板平稳地

19、从溶胶中提拉出来，在粘度和重力作用下基板表面形成一层均匀的提拉出来，在粘度和重力作用下基板表面形成一层均匀的液膜，紧接着溶剂迅速蒸发，于是附着在基板表面的溶胶液膜，紧接着溶剂迅速蒸发，于是附着在基板表面的溶胶迅速凝胶化而形成一层凝胶膜。迅速凝胶化而形成一层凝胶膜。 浸镀工艺过程如图浸镀工艺过程如图7-8所示。所示。图图7-8 浸镀工艺过程示意图浸镀工艺过程示意图浸渍浸渍提拉及湿提拉及湿薄膜形成薄膜形成溶剂蒸发溶剂蒸发 将被镀基板自镀液槽以匀速将被镀基板自镀液槽以匀速V向上垂直提起，向上向上垂直提起，向上运动着的基板将镀液带起，原理如图运动着的基板将镀液带起，原理如图7-9所示。所示。h(y)F

20、V图图7-9 溶胶溶胶-凝胶浸镀法原理示意图凝胶浸镀法原理示意图(虚线代表液体内部的流动虚线代表液体内部的流动) 薄膜的厚度取决于溶胶的浓度、粘度和提拉速度薄膜的厚度取决于溶胶的浓度、粘度和提拉速度。 当镀液的粘度当镀液的粘度及提升基板的速度及提升基板的速度V足够大时，决定膜厚的足够大时，决定膜厚的因素只有两个力。一是基板向上的粘性拉力因素只有两个力。一是基板向上的粘性拉力(K V/h)，二是，二是重力重力( gh)，在稳定条件下，两力达到平衡（式，在稳定条件下，两力达到平衡（式7-5）。）。/K V hgh2/11)/(gVkh 式中：式中：K、k1为常数，为常数， 、 为溶胶液的粘度和密度

21、；为溶胶液的粘度和密度；V为基板提升速度；为基板提升速度；h为膜的厚度；为膜的厚度；g为重力加速度。为重力加速度。(7-5)可得可得(7-6)但在溶胶但在溶胶-凝胶浸镀法中，镀液的粘度及基板提升的速凝胶浸镀法中，镀液的粘度及基板提升的速度通常很小，这时也应考虑液度通常很小，这时也应考虑液-气表面张力气表面张力LV的因素，的因素，则可以得到式（则可以得到式（7-7）2/16/13/22)(/)(gVkhLV(7-7) (7-7)式为影响膜厚式为影响膜厚h的几种因素间定量关系表达式。的几种因素间定量关系表达式。可以推论，通过调整可以推论，通过调整(7-7)式中的几个参数，即可得适当式中的几个参数，

22、即可得适当厚度的镀膜。厚度的镀膜。 如果提拉速度受牛顿型流体所决定，那么如果提拉速度受牛顿型流体所决定，那么k2取值为取值为0.94，膜厚可通过，膜厚可通过Landau-levich方程计算出（式方程计算出（式7-8）。）。 2/16/13/2)()(94. 0gVhLV(7-8) 式中：式中：h=膜厚；膜厚；=粘度；粘度；=液气间表面张力；液气间表面张力；=密度；密度；g=重力加速度。重力加速度。 旋转涂覆技术也称自旋涂镀技术，工艺过程如图旋转涂覆技术也称自旋涂镀技术，工艺过程如图7-11所示。所示。 所得涂层的厚度可以在几百纳米到几十微米间变化，所得涂层的厚度可以在几百纳米到几十微米间变化

23、，即使基体很不平整，还是可以得到非常均匀的涂层。即使基体很不平整，还是可以得到非常均匀的涂层。 喷涂法也叫喷雾涂层技术，主要广泛用于工业中的有机喷涂法也叫喷雾涂层技术，主要广泛用于工业中的有机喷漆，还用于给形状不规则玻璃喷漆，还用于给形状不规则玻璃(像模压的玻璃部件像模压的玻璃部件)镀膜。镀膜。 喷涂法主要由表面准备、加热和喷涂三部分组成。喷涂法主要由表面准备、加热和喷涂三部分组成。 薄膜的薄膜的厚度取决于溶胶的浓度、压力、喷枪速度和喷涂时厚度取决于溶胶的浓度、压力、喷枪速度和喷涂时间间。 与浸镀法相比，用喷雾法制备光学涂层有以下几个与浸镀法相比，用喷雾法制备光学涂层有以下几个优优点：点： (

24、1)喷雾的速度可达喷雾的速度可达1m/min，但已是浸镀法的十倍；，但已是浸镀法的十倍； (2)溶胶利用率较高；溶胶利用率较高； (3)可以使用储放时间较短的涂镀溶胶，并可建立生成线。可以使用储放时间较短的涂镀溶胶，并可建立生成线。 缺点缺点：雾化所需设备要求较高，涂液使用率相对较低。：雾化所需设备要求较高，涂液使用率相对较低。 4 电沉积法电沉积法 电沉积是利用胶体的电沉积是利用胶体的电泳现象电泳现象，将导电基板，将导电基板(通常镀通常镀上一层上一层ITO导电膜导电膜)浸人溶胶中，然后在一定的电场作用下浸人溶胶中，然后在一定的电场作用下使带电粒子发生定向迁移而沉积在基板上。使带电粒子发生定向

25、迁移而沉积在基板上。薄膜的厚度取薄膜的厚度取决于溶胶的浓度、电压的大小及沉积时间决于溶胶的浓度、电压的大小及沉积时间。WO3、MoO3膜的制备有时也采用该种方法。膜的制备有时也采用该种方法。 5 流动涂膜技术流动涂膜技术 流动涂镀工艺目前用于汽车全套装备的上釉，也用于流动涂镀工艺目前用于汽车全套装备的上釉，也用于浮法玻璃上的功能涂层。涂层的厚度取决于基体的倾斜角，浮法玻璃上的功能涂层。涂层的厚度取决于基体的倾斜角，涂镀液的粘度和溶剂蒸发率。涂镀液的粘度和溶剂蒸发率。 优点优点：即使非平面的大块基体也可以轻松涂膜。：即使非平面的大块基体也可以轻松涂膜。 缺点缺点：工艺参数不易控制。：工艺参数不易

26、控制。 6 毛细管涂镀技术毛细管涂镀技术 该工艺将浸镀法中高的光学特性和所有的涂液都可以该工艺将浸镀法中高的光学特性和所有的涂液都可以被利用的优点相结合。其中管状分配单元从基体下表面移被利用的优点相结合。其中管状分配单元从基体下表面移动，其间无物理接触。一个自生的弯曲液面在空心管动，其间无物理接触。一个自生的弯曲液面在空心管(或或多孔圆柱体多孔圆柱体)和基体表面间产生，当满足层状沉积条件时，和基体表面间产生，当满足层状沉积条件时，就会在基体表面形成高度均匀的涂层。就会在基体表面形成高度均匀的涂层。照相凹版式涂敷法的优点照相凹版式涂敷法的优点：可以用于高速涂镀，涂层的厚：可以用于高速涂镀，涂层的

27、厚度和均匀度可以通过单元体的体积和均匀度来控制。度和均匀度可以通过单元体的体积和均匀度来控制。缺点缺点: : 首先是涂液对照相凹版辊的磨损；其次，要改变涂首先是涂液对照相凹版辊的磨损；其次，要改变涂层厚度需要不同的照札凹版辊，因为涂层厚度主要取决于层厚度需要不同的照札凹版辊，因为涂层厚度主要取决于照相凹版辊上单元体的体积；另处还有表面随意流动也是照相凹版辊上单元体的体积；另处还有表面随意流动也是一个不容忽视的问题。一个不容忽视的问题。8 印花技术印花技术 这种技术现在主要应用于汽车工业，室内装磺玻璃和这种技术现在主要应用于汽车工业，室内装磺玻璃和陶瓷墙地砖表面花纹装饰等。丝网印花法涂膜的陶瓷墙

28、地砖表面花纹装饰等。丝网印花法涂膜的特点是可特点是可以根据需要改变丝网图案，比较灵活，可得到许多品种以根据需要改变丝网图案，比较灵活，可得到许多品种。 最普通的玻璃装饰印花技术就是丝网印花法，如图最普通的玻璃装饰印花技术就是丝网印花法，如图7-14所示，丝网印花法过程的示意图。所示，丝网印花法过程的示意图。图图7-14 丝网印花法的工艺原理图丝网印花法的工艺原理图玻璃玻璃边框边框筛子筛子模版模版印花印花涂层刀涂层刀丝网印液丝网印液丝网支架丝网支架 除了丝网印花法，溶胶除了丝网印花法，溶胶-凝胶陶瓷和有机一无机混合凝胶陶瓷和有机一无机混合涂层材料还可通过连续和不连续墨水喷射印刷法涂覆陶瓷涂层材料

29、还可通过连续和不连续墨水喷射印刷法涂覆陶瓷和玻璃表面，得到了装饰涂层和微型光学元件。和玻璃表面，得到了装饰涂层和微型光学元件。9 化学涂层化学涂层 化学法涂层应被理解为有化学反应的工艺，例如金化学法涂层应被理解为有化学反应的工艺，例如金属的还原反应就应包含其内。最普通的工艺就是镜子的属的还原反应就应包含其内。最普通的工艺就是镜子的制造，其中玻璃表面作为成核剂，在还原剂存在下，制造，其中玻璃表面作为成核剂，在还原剂存在下，Ag+还原为还原为Ag，现大部分镜子还是通过这种方法来制备。，现大部分镜子还是通过这种方法来制备。7.2.3薄膜的干燥薄膜的干燥rP2 薄膜的干燥过程中，除凝胶内溶剂的蒸发外，

30、还有胶薄膜的干燥过程中，除凝胶内溶剂的蒸发外，还有胶粒间的聚合反应，即缩水或缩醇反应。缩合下来的水或醇粒间的聚合反应，即缩水或缩醇反应。缩合下来的水或醇也一并被蒸发。当蒸发至凝胶内孔隙中产生弯液面时，即也一并被蒸发。当蒸发至凝胶内孔隙中产生弯液面时，即发生毛细现象或毛细管压力发生毛细现象或毛细管压力P。若弯液面的曲率半径用。若弯液面的曲率半径用r表表示，则由拉普拉斯公式得示，则由拉普拉斯公式得(7-9)。 (7-9) 式中：式中：为液体的液为液体的液-气表面张力。气表面张力。 液体与孔隙壁形成接触角液体与孔隙壁形成接触角(液、气、固三相接触平衡液、气、固三相接触平衡时，在三相接触点沿液气界面的

31、切线与固液界面所夹的角时，在三相接触点沿液气界面的切线与固液界面所夹的角)，若孔隙的半径用若孔隙的半径用r表示，则孔隙半径表示，则孔隙半径r与弯液面曲率半径与弯液面曲率半径r间间存在下述关系。存在下述关系。 /cos2/2rrPcos/ rr (7-10)(7-11) 当弯液面缩入孔隙内时，即当弯液面缩入孔隙内时，即=0，称临界点，这时，称临界点，这时cos=1，毛细管压力，毛细管压力P达到最大值。通常孔隙半径达到最大值。通常孔隙半径r非常小，非常小，几乎是分子级大小，所以几乎是分子级大小，所以P最大可达很大值。最大可达很大值。 液体的弯液面进入孔隙后，凝胶的收缩很小。因此，液体的弯液面进入孔

32、隙后，凝胶的收缩很小。因此，干干凝胶中的孔径主要取决于临界点时作用到凝胶上的凝胶中的孔径主要取决于临界点时作用到凝胶上的P最大最大。 沉积到基板表面的凝胶膜在干燥过程中体积逐渐收缩。沉积到基板表面的凝胶膜在干燥过程中体积逐渐收缩。同时凝胶膜在基板表面的附着力逐渐增大，导致膜沿与基板同时凝胶膜在基板表面的附着力逐渐增大，导致膜沿与基板平行方向上的收缩受阻，使基板表面产生张应力。当膜在基平行方向上的收缩受阻，使基板表面产生张应力。当膜在基板表面附着牢固后，其体积收缩只能表现为厚度方向上的收板表面附着牢固后，其体积收缩只能表现为厚度方向上的收缩。缩。7.2.4 干燥薄膜的烧结处理干燥薄膜的烧结处理

33、目的目的：除去水分和有机物：除去水分和有机物 处理温度处理温度： 450500 注意事项注意事项：热处理的升温速度过快，可引起膜内温度梯度：热处理的升温速度过快，可引起膜内温度梯度过大，这是造成薄膜开裂的又一个重要原因，因此有必要过大，这是造成薄膜开裂的又一个重要原因，因此有必要控制薄膜热处理的升温速率，特别是对较厚的薄膜。控制薄膜热处理的升温速率，特别是对较厚的薄膜。7.3 薄膜的结构薄膜的结构 7.3.1 薄膜的厚度薄膜的厚度 7.3.1.1影响薄膜厚度的因素影响薄膜厚度的因素 在溶胶在溶胶-凝胶薄膜工艺中，影响薄膜厚度的因素很多，凝胶薄膜工艺中，影响薄膜厚度的因素很多，其中主要包括其中主

34、要包括溶液的粘度、浓度、比重、提拉速度及提拉溶液的粘度、浓度、比重、提拉速度及提拉角度，溶剂的粘度、比重、蒸发速率以及环境的温度、干角度，溶剂的粘度、比重、蒸发速率以及环境的温度、干燥条件等。燥条件等。 7.3.1.2薄膜厚度的测量方法薄膜厚度的测量方法 (1)光束干涉法光束干涉法 1)双光束干涉原理双光束干涉原理 如图如图7-15所示，所示，DECNAhNsNoNc SB图图7-15 双光束干涉法原理图双光束干涉法原理图根据图根据图7-15，可以导出两光束干涉的条件，可以导出两光束干涉的条件， coshBCABsin2sinhtgACAN（7-12） （7-13） sinsinocnn又又

35、（7-14） 式中式中nc_、no分别为介质分别为介质Nc，No的折射率。由上述三式，的折射率。由上述三式，可以得出两光束到达可以得出两光束到达P点时的光程差点时的光程差l。cos2hnlc（7-15）当光程差当光程差l为波长为波长的整数倍时的整数倍时mhnccos2m0，1，2， (7-16) 两光束强度相加，亮度最大。当光程差两光束强度相加，亮度最大。当光程差l为波长的半整为波长的半整数倍时，数倍时，)21(cos2 mhnc m0，1，2， （7-17） 两光束强度抵消，亮度最低，即最暗。两光束强度抵消，亮度最低，即最暗。2) 多光束干涉原理多光束干涉原理 在双光束干涉的情况下，由于光线

36、在薄膜内部的多级反在双光束干涉的情况下，由于光线在薄膜内部的多级反射，也存在多重干涉，图射，也存在多重干涉，图7-16示出多光束干涉法原理图。示出多光束干涉法原理图。当膜的上表面或下表面反射率低或膜过厚时，就得不到清晰当膜的上表面或下表面反射率低或膜过厚时，就得不到清晰的干涉条纹。因此，的干涉条纹。因此，在膜的表面涂上反射率高的银膜时，可在膜的表面涂上反射率高的银膜时，可以提高反射率。反射率增加，干涉条纹的宽度变窄，清晰度以提高反射率。反射率增加，干涉条纹的宽度变窄，清晰度就增加。就增加。h 图图7-16 多光束干涉法原理图多光束干涉法原理图3) 膜厚测定膜厚测定hACDBabc（a）露出基板

37、部分的镀膜）露出基板部分的镀膜图图7-17 干涉法测量薄膜厚度示意图干涉法测量薄膜厚度示意图al1bcl条纹条纹（b）由（）由（a）得到的干涉条纹）得到的干涉条纹 光束光束h2ncos 时间时间光光强强度度基板基板图图7-18干涉法连续测定膜厚干涉法连续测定膜厚7.3.2 薄膜在基板表面的附着薄膜在基板表面的附着 一般来讲，两个表面附着或粘附到一起是通过力的作一般来讲，两个表面附着或粘附到一起是通过力的作用而实现的，这些力可以是静电力、范德华力、化学亲合用而实现的，这些力可以是静电力、范德华力、化学亲合力等。力等。 图图7-19是膜在玻璃基板上的键合机理示意图。是膜在玻璃基板上的键合机理示意图

38、。SiOMe+ROH(+H2O)MeORSiOH玻璃膜MeORSiOH玻璃膜玻璃膜图图7-19 膜在玻璃基板上的键合机理示意图膜在玻璃基板上的键合机理示意图 影响镀膜在基板表面附着强度的因素影响镀膜在基板表面附着强度的因素 (1)成膜物质的种类，溶剂在基板上的润湿性。成膜物质的种类，溶剂在基板上的润湿性。 (2)基板表面的粗糙度、洁净度。基板表面的粗糙度、洁净度。 (2)基板表面的化学反应活性。基板表面的化学反应活性。 (4)膜与基板间热膨胀系数的差别。膜与基板间热膨胀系数的差别。 (5)镀膜厚度。镀膜厚度。7.3.3 薄膜的开裂问题薄膜的开裂问题3/ )1/(rsffWE7.3.3.1 薄膜

39、中的应力与膜厚对薄膜的开裂的影响薄膜中的应力与膜厚对薄膜的开裂的影响 随着膜的干燥，体积收缩。当膜附着在基片上时，平随着膜的干燥，体积收缩。当膜附着在基片上时，平行于基片的方向不能发生收缩，体积的减小完全体现在厚行于基片的方向不能发生收缩，体积的减小完全体现在厚度的减小上。当膜已经固化，应力不能再靠流动释放时，度的减小上。当膜已经固化，应力不能再靠流动释放时，拉伸应力在基片平面上显示出来。拉伸应力在基片平面上显示出来。Croll用下式推算薄膜中用下式推算薄膜中的应力的应力。 (7-20) 式中：式中：E是杨氏模量是杨氏模量(Pa)， 是泊松比，是凝固点的溶是泊松比，是凝固点的溶剂体积百分比，剂

40、体积百分比，fr是是“干燥干燥”膜中的剩余溶剂体积百分比。膜中的剩余溶剂体积百分比。对于在基片上附着得很好的膜，裂纹扩展或针孔生长的临对于在基片上附着得很好的膜，裂纹扩展或针孔生长的临界厚度为界厚度为)/(1cKh (7-21) 式中：式中：K1c是临界应力强度，是临界应力强度，是与膜和基片的弹性模是与膜和基片的弹性模量比有关的函数量比有关的函数(凝胶膜的凝胶膜的=1)。 依据式依据式(7-20)和和(7-21)，可得到一些，可得到一些避免开裂的措施避免开裂的措施，其中包括：其中包括：增加膜的破裂韧性增加膜的破裂韧性K1c；减小膜的模量；减小膜的模量；减小凝固点溶剂体积百分比；减小凝固点溶剂体

41、积百分比；减小膜厚。在有机聚合膜中，经常加入增塑剂来减小膜减小膜厚。在有机聚合膜中，经常加入增塑剂来减小膜的刚性从而避免开裂。的刚性从而避免开裂。 对于溶胶对于溶胶-凝胶系统，类似效果的获得要借助于醇盐前凝胶系统，类似效果的获得要借助于醇盐前驱体的有机改性，多齿配位体如驱体的有机改性，多齿配位体如-二酮的赘合作用或减小醇二酮的赘合作用或减小醇盐前驱体的水解程度。盐前驱体的水解程度。7.3.3.2溶胶配比对膜层开裂的影响溶胶配比对膜层开裂的影响 原料配比对薄膜的开裂有很大的影响。以原料配比对薄膜的开裂有很大的影响。以SiO2薄膜为薄膜为例，采用例，采用TEOS、水、盐酸、异丙醇、水、盐酸、异丙醇

42、(i-PrOH)以及乙醇以及乙醇(EtOH)的混合体系。的混合体系。 原料配比对膜层开裂的影响如图原料配比对膜层开裂的影响如图7-20所示。所示。TEOSH2OEtOH+i-PrOHABCDE图图7-20 TEOS、EtOHi-PrOH、H2O的体积组分图的体积组分图 图图7-21中、两图是在光学显微镜下拍摄的、区镀中、两图是在光学显微镜下拍摄的、区镀膜后膜层的典型形貌。膜后膜层的典型形貌。ab30 m30 m图图7-21 图图7-21中中B、C区膜层的典型形貌图区膜层的典型形貌图7.3.3.3催化剂的用量对膜层开裂的影响催化剂的用量对膜层开裂的影响 仍然以仍然以SiO2薄膜为例，采用薄膜为例

43、，采用TEOS、水、盐酸、异丙、水、盐酸、异丙醇醇 (i-PrOH)以及乙醇以及乙醇(EtOH)的混合体系。的混合体系。 图图7-22是不同是不同HCl/TEOS比与胶凝时间之间的依从关比与胶凝时间之间的依从关系。系。101214161820222426283048121620胶凝时 间/天(HCl/TEOS)10-3图图7-22 HCl/TEOS比与胶凝时间之间的关系比与胶凝时间之间的关系7.3.3.4 干燥过程中相对湿度气氛在防止膜层开裂中的作用干燥过程中相对湿度气氛在防止膜层开裂中的作用 在凝胶干燥过程中，溶剂与水分脱去的速度过快，极在凝胶干燥过程中，溶剂与水分脱去的速度过快，极易造成膜

44、层表面张力不均而使膜层开裂。实验过程中发现，易造成膜层表面张力不均而使膜层开裂。实验过程中发现，直接干燥的样品很快发生开裂，而控制环境气氛保持一定直接干燥的样品很快发生开裂，而控制环境气氛保持一定的相对湿度能够明显改善膜层开裂状况。的相对湿度能够明显改善膜层开裂状况。 图图7-23是在是在40和和60干燥温度下相对湿度与裂纹平干燥温度下相对湿度与裂纹平均尺寸的关系曲线。均尺寸的关系曲线。102030405060708090012345678960oC平均裂纹尺寸/10-4m相对湿度/%40oC图图7-23 40和和60干燥温度下相对湿度与裂纹平均尺寸的关系干燥温度下相对湿度与裂纹平均尺寸的关系

45、7.3.3.5 热处理升温速率对与薄膜开裂的影响热处理升温速率对与薄膜开裂的影响 为确定膜层的热处理制度，一般的方法是将已胶凝化为确定膜层的热处理制度，一般的方法是将已胶凝化的凝胶研磨成粉末进行差热分析的凝胶研磨成粉末进行差热分析(DTA)、热重（、热重（TG）和红）和红外吸收光谱分析外吸收光谱分析(IR)，从而根据分析的结果来确定合理的，从而根据分析的结果来确定合理的热处理制度，热处理不适当则非常容易造成薄膜的开裂。热处理制度，热处理不适当则非常容易造成薄膜的开裂。 对于采用对于采用TEOS为起始原料的为起始原料的SiO2薄膜而言，比较各薄膜而言，比较各温度段不同升温速率对薄膜开裂的影响，其

46、结果如表温度段不同升温速率对薄膜开裂的影响，其结果如表7-11。升温速率升温速率试样试样12345301101/min严重开裂严重开裂严重开裂严重开裂严重开裂严重开裂严重开裂严重开裂严重开裂严重开裂0.5/min轻度开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂0.25/min不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂1102101/min轻度开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂严重开裂严重开裂严重开裂严重开裂0.5/min不开裂不开裂不开裂不开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂轻度开裂严重开裂严重开裂0.25/min不开裂不开裂不开裂不开裂不开

47、裂不开裂不开裂不开裂轻度开裂轻度开裂210以上以上1/min不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂轻度开裂轻度开裂0.5/min不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂0.25/min不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂不开裂表表7-11 升温速率对升温速率对SiO2薄膜开裂的影响薄膜开裂的影响7.3.4 薄膜的微观结构薄膜的微观结构 镀膜的最终微观结构是由下列因素决定的：镀膜的最终微观结构是由下列因素决定的： (1)被基板带起的物质的结构，如胶束的尺寸、维数；被基板带起的物质的结构，如胶束的尺寸、维数； (2)被带起的物质的反应能力，如聚合反应

48、的速度；被带起的物质的反应能力，如聚合反应的速度； (3)完成膜的沉积过程所需的时间，它与膜的厚度和蒸发速完成膜的沉积过程所需的时间，它与膜的厚度和蒸发速度有关；度有关； (4)剪切力和毛细管力的大小，它们与溶剂或载体的表面张剪切力和毛细管力的大小，它们与溶剂或载体的表面张力及表面张力梯度有关。力及表面张力梯度有关。 1 薄膜中的孔隙结构薄膜中的孔隙结构 多孔结构的孔径大小受胶粒或胶束的尺寸影响比较大。多孔结构的孔径大小受胶粒或胶束的尺寸影响比较大。胶粒或胶束的体积小，孔径就小，体积大，孔径就大。胶粒或胶束的体积小，孔径就小，体积大，孔径就大。 毛细管力是决定镀膜孔隙结构的因素之一。毛细管力是

49、决定镀膜孔隙结构的因素之一。 2 薄膜的晶体结构薄膜的晶体结构 薄膜中晶体的晶格常数常不同于块材，出现这种情况薄膜中晶体的晶格常数常不同于块材，出现这种情况的原因有薄膜原料的晶格常数与基片不匹配，热膨胀系数的原因有薄膜原料的晶格常数与基片不匹配，热膨胀系数不一致和薄膜有较大的表面应力等。由于晶格不匹配，为不一致和薄膜有较大的表面应力等。由于晶格不匹配，为了与基片相结合，在薄膜与基片的界面附近，薄膜的晶格了与基片相结合，在薄膜与基片的界面附近，薄膜的晶格将发生畸变。将发生畸变。7.4溶胶溶胶-凝胶法制备薄膜及涂层的应用凝胶法制备薄膜及涂层的应用 表表7-12是已经实用的用溶胶是已经实用的用溶胶-

50、凝胶制备的电子技术用凝胶制备的电子技术用功能性无机膜。功能性无机膜。目的目的功能功能薄膜涂层材料薄膜涂层材料机械特性控制机械特性控制玻璃保护玻璃保护金属保护金属保护塑料硬涂层塑料硬涂层表面平滑的涂层表面平滑的涂层SiO2，SiO2-B2O3SiO2SiO2SiO2，Al2O3-SiO2热特性控制热特性控制耐热性涂层耐热性涂层梯形有机硅聚合物，磷酸金属盐梯形有机硅聚合物，磷酸金属盐化学特性控制化学特性控制玻璃的玻璃的Na阻隔阻隔玻璃耐碱性涂层玻璃耐碱性涂层线防护层线防护层提高聚合物的气体阻隔性提高聚合物的气体阻隔性金属防腐金属防腐防止防止Ag的迁移的迁移增强防水性增强防水性底层面涂层涂料底层面涂

51、层涂料SiO2SiO2，ZrO2Al2O3（氧化铝溶胶）（氧化铝溶胶）Al2O3（甘醇有机硅聚合物）（甘醇有机硅聚合物）碳酸铝，磷酸铁碳酸铝，磷酸铁SiO2，CeO2-TiO2SiO2，ZrO2氟硅烷偶联剂氟硅烷偶联剂Al2O3， Al2O3-SiO2，硅氮烷聚合物，硅氮烷聚合物，各种偶联剂各种偶联剂电气特性控制电气特性控制导电涂层导电涂层强介电涂层强介电涂层ITO，Cd2SnO4，氧化铝，氧化铝BaTiO3，LiTaO3目的目的 功能功能 薄膜涂层材料薄膜涂层材料 光学特性控制光学特性控制 着色着色(吸收光吸收光)涂层涂层反射光涂层反射光涂层防反射光涂层防反射光涂层光学开关元件光学开关元件像

52、片穿孔像片穿孔(PHB)电子技术元件电子技术元件光磁记忆材料光磁记忆材料 SiO2-迁移金属氧化物，迁移金属氧化物，等离子体聚合膜等离子体聚合膜ITOTiO2 氧化钒氧化钒SiO2-色素色素氧化钨氧化钨BiYFeGa氧化物氧化物 其他其他 光刻胶光刻胶基板基板气体分离膜气体分离膜 聚硅烷聚硅烷Al2O3，SiO2Al2O3 7-13 日本人用溶胶日本人用溶胶-凝胶技术制备的功能薄膜材料凝胶技术制备的功能薄膜材料用途用途溶胶溶胶-凝胶材料凝胶材料水处理水处理氧化钛氧化钛/臭氧组合臭氧组合染色废液、氧化钛染色废液、氧化钛/氧化硅凝胶载体氧化硅凝胶载体氯溶液分解氧化钛氯溶液分解氧化钛大气中大气中NO

53、x净化净化氧化钛氧化钛/硅酸镁胶粘剂硅酸镁胶粘剂防臭、抗菌涂料防臭、抗菌涂料氧化钛氧化钛/金属氧化物金属氧化物抗菌涂料抗菌涂料抗菌喷雾器抗菌喷雾器防污涂料防污涂料超防水透明膜超防水透明膜防结露密封膜防结露密封膜亲水性密封膜亲水性密封膜荧光玻璃荧光玻璃导电材料导电材料气体传感器气体传感器高强度材料高强度材料混凝土老化防止剂混凝土老化防止剂氧化钛氧化钛氧化钛氧化钛氧化钛氧化钛三甲基甲氧基硅烷的薄膜三甲基甲氧基硅烷的薄膜无机溶胶无机溶胶/亲水性有机聚合物亲水性有机聚合物氧化钛氧化钛含稀土离子含稀土离子Li-Pt/氧化钛氧化钛酚醛树脂氧化硅复合体酚醛树脂氧化硅复合体硅氧烷硅氧烷/硅烷密封膜硅烷密封膜7

54、.4.1保护膜保护膜 (1)复合复合ZrO2-SiO2外涂层的制备外涂层的制备 1)外涂层的结构设计外涂层的结构设计C/C复合材料复合材料多孔多孔SiC连接层连接层（a）浸渗溶胶前涂层结构）浸渗溶胶前涂层结构C/C复合材料复合材料SiC孔隙浸渗溶胶后孔隙浸渗溶胶后SiO2浓度递增浓度递增ZrO2浓度递增浓度递增（b）浸渗溶胶后涂层结构）浸渗溶胶后涂层结构图图7-25 涂层结构设计示意图涂层结构设计示意图(2)涂层的结构及性能涂层的结构及性能图图7-27 涂层的涂层的XRD分析结果（分析结果（1）包埋法制备的）包埋法制备的SiC涂层；涂层；（2）制备了梯度过渡）制备了梯度过渡Sol-Gel Zr

55、O2-SiO2/SiC复合涂层复合涂层20304050607002ccccbbbaaadcbaIntensity2/degreea:-SiC b:ZrO2c:ZrSiO4 d:SiO21图图7-28 包埋法制备的包埋法制备的SiC涂层表面的显微结构涂层表面的显微结构ab图图7-29 Sol-Gel法制备的复合涂层表面的显微结构法制备的复合涂层表面的显微结构（a）没有经过预分解的情况；（）没有经过预分解的情况；（b）经过预分解后的情况）经过预分解后的情况；图图7-31 复合涂层的断面显微结构及元素线扫描分析结果复合涂层的断面显微结构及元素线扫描分析结果-60-40-200204060800100

56、200300400500600700OcoatingSiZrIntensity/countsThickness/mCC/CC/C涂层涂层渗透的渗透的 SiC图图7-32 经过与没有经过预分解所制备经过与没有经过预分解所制备SiO2-ZrO2复合涂层涂覆复合涂层涂覆的的SiC-C/C在在1500的恒温氧化曲线的恒温氧化曲线-20246810121416180102030405060708090100 ZrO2-SiO2 coated SiC-C/C (involved pre-decomposition process) ZrO2-SiO2 coated SiC-C/C (without pre

57、-decomposition process) SiC-C/CC/CWeight loss/%Time/hour-20246810121416180246810 五层梯度 七层梯度 九层梯度Weight loss/%Time/h图图7-33 不同梯度过渡层时所制备不同梯度过渡层时所制备SiO2-ZrO2复合涂层涂覆的复合涂层涂覆的SiC-C/C在在1500的恒温氧化曲线的恒温氧化曲线7.4.2光学功能薄膜光学功能薄膜 1 玻璃表面增透膜玻璃表面增透膜 2 红外反射薄膜红外反射薄膜 3 着色膜着色膜 4 发光薄膜发光薄膜 5 电致变色膜电致变色膜 1 玻璃表面增透膜玻璃表面增透膜 用途用途：大屏

58、幕显示器、太阳能集热器：大屏幕显示器、太阳能集热器 溶胶溶胶-凝胶法的优点凝胶法的优点：均匀性好、化学计量比容易控制、均匀性好、化学计量比容易控制、工艺简单及在大面积应用方面具有优势工艺简单及在大面积应用方面具有优势 。 步骤步骤：先将光学玻璃基板置于以一定比例混合的双氧水、先将光学玻璃基板置于以一定比例混合的双氧水、盐酸及去离子水溶液中煮沸后，经纯净水冲洗若干次，再盐酸及去离子水溶液中煮沸后，经纯净水冲洗若干次，再用无水乙醇漂洗晾干后备用。溶胶制备以一定配比的正硅用无水乙醇漂洗晾干后备用。溶胶制备以一定配比的正硅酸乙酯酸乙酯(TEOS)、无水乙醇、去离子水为主要原料，加入、无水乙醇、去离子水

59、为主要原料，加入适量的催化剂或再加入其它杂质溶液，在恒温下经磁力搅适量的催化剂或再加入其它杂质溶液，在恒温下经磁力搅拌器充分搅拌混合，所制得的溶液密闭保存，经一段时间拌器充分搅拌混合，所制得的溶液密闭保存，经一段时间的放置老化后镀膜。的放置老化后镀膜。 影响因素影响因素：溶胶的配比、催化剂的种类以及是否掺杂对于：溶胶的配比、催化剂的种类以及是否掺杂对于薄膜增透性能的影响相对较大。薄膜增透性能的影响相对较大。 举例举例： SiO2玻璃增透薄膜玻璃增透薄膜 2 红外反射薄膜红外反射薄膜 组成组成：以玻璃、有机玻璃、塑料薄膜等透明材料为衬底，：以玻璃、有机玻璃、塑料薄膜等透明材料为衬底，覆盖一层半导

60、体和纯金属构成的薄膜覆盖一层半导体和纯金属构成的薄膜 特点特点：对太阳辐射（特别是可见光）具有很高的透过率，：对太阳辐射（特别是可见光）具有很高的透过率，面对长波辐射则具有很高的反射率，且具有导电性。面对长波辐射则具有很高的反射率，且具有导电性。 用途用途：高效太阳集热器、节能电光源、节能窗、汽车防霜：高效太阳集热器、节能电光源、节能窗、汽车防霜玻璃及太阳电池等领域。玻璃及太阳电池等领域。 举例举例： SnO2-F薄膜 成膜影响因素成膜影响因素： (1)基材的表面处理；基材的表面处理；(2)Si(OEt)4的催化、的催化、水解与缩合条件；水解与缩合条件；(3)浸渍时间与提升速率；浸渍时间与提升