脉冲激光沉积法制备抗近红外紫外金属氧化物纳米薄膜.pdf

朱超等:脉冲激光沉积法制备抗近红外/紫外金属氧化物纳米薄膜 3159
脉冲激光沉积法制备抗近红外/紫外金属氧化物纳米薄膜*
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朱超3,官文超1,龙华2,曹远美1
(1. 华中科技大学化学系,湖北武汉 430074;2. 华中科技大学激光技术国家重点实验室,湖北武汉
430074;3. 江汉大学化学与环境工程学院,湖北武汉 430056)

摘要:用准分子脉冲激光沉积法(PLD)制备了一择性地利用这些纳米粒子。而目前国内外在这方面还
系列的锌、铁、钛、银、铝、硅、铜等的氧化物单层没有很系统的研究,纳米粒子在涂料中的应用还停留
和多层薄膜,用 AFM 研究了薄膜的组成和结构;经在依靠经验的感性层次上,因而导致研制周期长,成
紫外和红外光谱发现:抗紫外性能最好的是氧化锌, 功率低。利用PLD方法[1,2]研究纳米粒子的种类、分布、
在 190~380nm 区间,其吸收率可达 90%以上。抗近微观结构等与功能涂层的宏观特性,具有快捷、系统、
红外性能最好的是氧化银薄膜,其次依次是氧化铁、选择性强、操作方便的优点,是高分子功能材料与激
氧化锌、氧化钛、氧化铝、氧化铜;多层薄膜中,含光新兴交叉学科领域中的前沿课题,应用其成果,可
有氧化锌层的抗紫外效果最好;含有氧化银层的抗近以大大简化复杂的纳米粒子的协同使用,对涂料添加
红外性能效果最好。如氧化铁/氧化锌/氧化银薄膜, 剂分子设计和合成,对简化和缩短涂料的设计和研究
在 190~380nm 区间,其吸收率接近 100%,近红外周期有极强的指导意义。
(780~2500nm)吸收率在 70%以上,最高可达 90%。我们用准分子脉冲激光沉积法(PLD),以锌、
在可见光区其透过率在 80%左右。铁、银等金属为靶材,在透明石英玻璃基片上制备了
关键词:脉冲激光沉积法,金属氧化物,纳米薄膜, 一系列的锌、铁、银的氧化物复合薄膜[3],用U-3310
抗近红外/紫外性能双光束紫外/可见光分光光度计和NEXUS FT-IR智能
中图分类号:TB383 文献标识码:A 傅立叶红外/近红外光谱仪研究其在 190~2500nm波段
文章编号:1001-9731(2004)增刊-3159-03 的透过率。用SPA400 原子力显微镜(日本)观察薄膜的
表面状况。
1 引言
2 实验设备、材料
由于纳米粒子具有表面效应、量子尺寸效应、宏
观量子隧道效应等特殊性质,从理论上说将其用于涂实验装置主要由一台脉冲准分子激光器和一个
料中后,可制得红外线反射涂料、自清洁涂料、紫外沉积腔组成,准分子激光器用德国制造的
吸收涂料、吸波涂料、导电涂料等,将为人们生活带 EMG201MSC ,以 KrF 为工作气体, 激光波长为
来极大的享受,在民用和军用上均能发挥其特有的功 248nm,频率 2~5Hz、最大平均功率 32W、单脉冲能
能,给国民经济发展提供了巨大的空间。将纳米科技量 100~200mJ、脉冲宽度 28ns、光斑尺寸 21mm×
与传统材料结合、嫁接产生出高新技术的新产品,其 8mm;沉积腔连接一个机械泵和一个分子泵两级抽气
应用范围十分广泛、市场前景无量。