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Eu、Sc掺杂多孔SiO2减反射膜的制备及性能研究

2.26万字 47页 原创作品，独家提交，已通过查重系统


摘要 减反射薄膜是目前应用最广、产量最大的一种薄膜。在可再生能源领域中，减少透明材料表面的反射作用是非常有必要的，比如太阳能集热器及其盖板都需要提高透射率。如果无法保证增透太阳能装置盖板玻璃的光学特性和机械性能，则会完全失去在太阳能装置上的应用价值，因此，易于工业化生产、透光率更高、耐磨擦的减反射膜的制备具有重要的经济意义和社会意义。
本文采用溶胶-凝胶法在石英玻璃表面制备了单层多孔SiO2薄膜。制备了多组减反射膜，包括酸催化、碱催化减反射膜，掺杂Eu3+减反射膜以及掺杂Sc3+减反射膜。应用X 射线衍射仪、原子力显微镜和紫外-可见分光光度计等测试手段研究了不同催化剂和不同稀土掺杂量对薄膜显微结构和光学性能的影响。
采用不同催化方法制备了两组减反射膜，并对其机械性能和透光率进行分析。实验发现，由于碱催化制得的薄膜表面孔隙率高于酸催化法，前者透光率略高于后者。然而，正是由于前者表面孔隙率高，导致其机械性能较差。采用溶胶-凝胶法制备了掺杂Eu3+和Sc3+的多孔SiO2减反射膜，前者掺杂质量浓度分别为0，0.4%，0.7%，1%，后者掺杂质量浓度分别为0，0.1%，0.2%，0.3%。实验结果表明，未掺杂的多孔SiO2薄膜透光率最高，达到98.33%。随着掺杂量的增大，透光率呈现先升高后降低的趋势，Eu3+掺杂量为0.7%和Sc3+掺杂量为0.2%时，透光率最高。在400~800nm可见光光谱范围内，不论掺杂量为多少，制得的薄膜比空白玻璃均有明显提高。


关键词：减反射薄膜 石英玻璃 溶胶-凝胶法 稀土掺杂 微观结构