【摘要】：隨著光電系統(tǒng)的發(fā)展,透明導電材料由于其優(yōu)異的光電性能在顯示器、太陽能電池和建筑涂層等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用,同時作為窗口除霧的加熱電極和降低雷達散射截面積的電磁屏蔽薄膜在航空航天領(lǐng)域的光學窗口起著至關(guān)重要的作用。座艙蓋作為飛機的光學窗口不僅要承載座艙內(nèi)外的壓差載荷與鳥撞和高速飛行氣動熱的結(jié)構(gòu)需求,還要能夠減小電磁波的散射實現(xiàn)隱身效果。由于座艙蓋基底是聚合物且是曲面形狀,因此需要在低溫下制備具有一定韌性的薄膜,同時保證透過率和電磁屏蔽效率,因此在當前透明導電薄膜體系中只能選擇金屬與金屬氧化物復(fù)合型薄膜來實現(xiàn)。然而金屬薄膜與聚合物之間較差的結(jié)合力也是目前透明導電薄膜應(yīng)用領(lǐng)域中急需解決的問題。針對上述問題,本文采用紫外臭氧改性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)來提高金屬薄膜與聚合物之間的結(jié)合強度。通過AFM、ATR-FTIR和表面水接觸角等表征手段從表面形貌、官能團和親水性幾個方面入手對改性機理做出解釋。采用金(Au)膜與氧化鈦(TiO_2)薄膜的復(fù)合結(jié)構(gòu)作為座艙蓋電磁屏蔽薄膜,研究了Au膜厚度與透過率和電磁屏蔽效率之間的變化關(guān)系,發(fā)現(xiàn)納米厚度的微小改變將引起薄膜性質(zhì)上的明顯變化。利用射頻磁控濺射在不同氧氣流量條件下制備了TiO_2薄膜,并對薄膜的微觀形貌、化學成分、透過率和硬度等性能進行分析研究。得到在功率為100W,氬氣流量20sccm,濺射氣壓1.5Pa的條件下,7sccm的氧流量是制備TiO_2薄膜的最佳氣體參數(shù)。最后在對復(fù)合型薄膜透明導電機理分析的基礎(chǔ)上,采用橢偏光譜儀擬合計算薄膜的光學常數(shù)。分別采用TiO_2/Au/TiO_2結(jié)構(gòu)和Au/TiO_2結(jié)構(gòu)在PMMA基底上制備電磁屏蔽薄膜并測試了光/電性能。結(jié)果表明,Au/TiO_2結(jié)構(gòu)在~11/30nm時薄膜樣品平均透過率達到~71%,電磁屏蔽效率低于-20dB。相比前一種結(jié)構(gòu)透過率提高了~5%,且可以解決直接在PMMA表面沉積TiO_2薄膜帶來的霧化問題,同時簡化了制備工藝。
【圖文】：

電阻率可以達到 10-6 cm量級，可以使薄膜在幾十納米面電阻，這對電磁波具有很好的電磁屏蔽作用，，因此也被域的光學玻璃窗口。 世紀末提出透明導電材料以來，科學家首先通過熱蒸發(fā)。由于較高的電子密度，金屬在室溫下具有最高的電導率其表面結(jié)構(gòu)和形核相關(guān)，這恰恰與膜厚有很大的關(guān)聯(lián)性，膜呈現(xiàn)“島狀”形貌結(jié)構(gòu)。金屬薄膜厚度對面電阻和透過厚小于 20nm 時，由于襯底和晶界表面電子的散射導致小于 10nm 時薄膜光學透明度顯著改善，但是電學性能卻在有機光伏電池中研究了由超薄無圖案金屬膜組成的透薄膜厚度與面電阻的關(guān)系（見圖 1-1），并從光/電模型和和薄膜厚度。從圖中我們可以看出，金屬薄膜的面電阻隨數(shù)形式增大，在 10nm 左右時面電阻可以達到 10 /，或許是一個很不錯的結(jié)果，但是對于電磁屏蔽薄膜此時基求的最大面電阻。

圖 1-2 厚度為 6 nm 的銀金和銅薄膜沉積于玻璃的透過率[18]屬網(wǎng)柵金屬薄膜具有極其優(yōu)異的電學性能，但是透光性較差的特性限人們想到將金屬薄膜做成網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)來提高透過率。金屬網(wǎng)柵透膜的面積有關(guān)，同時導電性能沒有發(fā)生較大的變化，這使金屬并延用至今。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V223.1

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