Металлические пленки с высокой отражательной способностью в инфракрасной области спектра
Большой интерес представляет использование в качестве тепловой изоляции тонких металлических пленок, обладающих высокой отражательной способностью в инфракрасной области спектра. Были предприняты попытки применить некоторые металлические пленки в качестве прозрачных электродов, однако оказалось, что подходящими для этого свойствами обладают только золотые пленки. Тонкие серебряные и медные пленки в атмосферных условиях стареют [ 13, 14]. Пленки из золота используются как тепловые экраны в сталелитейной промышленности [15] и как изоляция в прозрачных печах [16]. Слой золота должен быть оптимальной толщины, поскольку слишком толстая пленка пропускает мало света, а слишком тонкая - обладает недостаточной отражательной способностью в инфракрасной области.
Рис. 1.2.1. Спектральное распределение пропускательной D и отражательной R способностей пленки из золота толщиной 13 нм [ 17].
Au — пленка из золота; Au + ZnS — пленка из золота с просветляющим слоем ZnS.
Если требуется, чтобы отражательная способность R пленки золота в ближней инфракрасной области приближалась к 90% и при этом пропускательная способность D в спектральной области линии натрия не падала ниже 50%, оптимальной будет толщина 15 нм [ 15]. Можно значительно понизить отражательную способность и, следовательно, улучшить пропускательную способность металлической пленки в видимой области, если нанести на нее слой диэлектрика [18]. На рис. 1.2.1 показано, как изменяются пропускательная и отражательная способности в видимой области спектра пленки из золота толщиной 13 нм при нанесении на нее пленки ZnS толщиной 32 нм [ 17]. Слой диэлектрика повышает пропускательную способность в видимой области от 57 до 77%, не влияя на отражательную способность в инфракрасной области. Показатель преломления диэлектрика должен быть выше, чем у металлической пленки. В работе [ 19] сообщается, что пропускательную способность тонкой пленки Au в видимой области можно существенно увеличить, если разместить эту пленку между двумя просветляющими слоями Βί2Ο3. Такой вывод можно сделать и из более ранних наблюдений авторов работ [20, 21], согласно которым проводимость тонких пленок Au можно существенно увеличить, если сначала на стеклянную пластину нанести распылением тонкий слой Bi2Oa. Выло установлено, что распыленный Bi2O3 аморфен и, следовательно, содержит больше точечных дефектов, чем поверхность стекла. В результате на более ранних стадиях образования пленки получается сплошное покрытие [22].
Рис. 1.2.2. Измеренные значения отражательной R и пропускательной D способностей пленки 180А TiO2/180 A Ag/180 A TiO2 на стеклянной подложке CG 7059 толщиной ~ 1 мм [1].
В работе [1] сообщается, что методом высокочастотного распыления на стекле получено прозрачное теплоотражающее покрытие TiO2 /Ag/TiO2, пропускательная способность которого в видимой области спектра составляет 84% (в окрестности длины волны 0,5 мкм, соответствующей максимуму кривой излучения черного тела при температуре 6000 К [23]). Пленки из серебра имеют более низкую поглощательную способность в видимой области, чем пленки из золота той же толщины. На рис. 1.2.2 представлены результаты измерений отражательной и пропускательной способностей пленки 180 A TiO2 180 λ Ag/180 A TiO2 на стеклянной подложке [1]. Поскольку эти пленки обладают прекрасными оптическими свойствами, не отслаиваются и стабильны до температуры 200°С, они весьма перспективны для применения при тепловом преобразовании солнечной энергии и в качестве прозрачной изоляции окон в жилых и общественных зданиях.
