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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉覲維
研究生(外文):LIU,CHIN-WEI
論文名稱:電漿退火的鎳/鋁金屬膜應用於低輻射玻璃
論文名稱(外文):Plasma Annealed Ni/Al Films Applied in Low Emissivity Glass
指導教授:張慎周
指導教授(外文):CHANG,SHANG-CHOU
口試委員:蕭育仁林天財
口試委員(外文):HSIAO,YU-JENLIN,TIEN-CHAI
口試日期:2017-07-06
學位類別:碩士
校院名稱:崑山科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:低輻射玻璃鎳鋁薄膜氫電漿退火電子槍蒸鍍
外文關鍵詞:Low Emissivity GlassNi/Al FilmsPlasma AnnealedElectron beam evaporation
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本研究是將基材玻璃鍍以電子槍蒸鍍方式(電子槍輸出功率5 KW,鍍膜腔內的本底氣壓控制在3×10-6 Torr,基片溫度為常溫,製程壓力維持於3×10-6 Torr左右,載台轉盤轉速2 RPM)鍍製鎳/鋁(Ni/Al)兩層膜之低輻射玻璃(Low emissivity glass),後放入氫電漿處理之化學氣相沉積機台進行氫電漿退火處理,觀察其結晶現象之變化,以UV/VIS/NIR光譜儀量測光穿透率分析其光學性質(穿透率及反射率)之變化,並以霍爾電性量測其電性變化、以光學顯微鏡和掃描式探針顯微鏡(AFM)觀測其表面形貌之變化及以X光繞射分析(XRD)觀察其結晶結構。
  根據林宗賢之研究結果與本實驗結果比對得知,鍍製Ni/Al金屬薄膜的低輻射玻璃經由氫電漿退火處理後,在光學分析上,反射率特性方面,紅外線反射率由18.9%下降至8.93%、可見光之反射率由36.49%下降至5.76%,不利於阻隔熱能;穿透率特性方面,可見光之穿透率由49%些微提升至51.8%,而紅外線之穿透率則由50.45%下降至47.79%。而在表面形貌上,由於氫原子活性較高,使得薄膜表面形貌因化學作用產生變化,結晶由緻密趨向團聚而呈現明顯顆粒狀,膜層平均粗糙度(Ra)由2.436nm上升至7.558nm,成長了三倍。電性分析方面,片電阻由128.13Ω/sq提升至172.39Ω/sq、載子濃度上由3.35×1020cm-3上升至4.85×1020cm-3、載子移動率則由161 cm2/Vs下降為110 cm2/Vs而電阻率由1.2×10-4Ω-cm少許降低為1.18×10-4Ω-cm。
  上述改變使得鍍製Ni/Al薄膜之低輻射玻璃雖可見光穿透率些微提升,但紅外線反射率大幅下降,對隔熱有不利影響,且此實驗之可見光穿透率與紅外線反射率均遠低於一般市面所見之低輻射玻璃之效能。此研究可做為低輻射玻璃產業對其金屬鍍膜材料選用及其後處理與特性改善之參考依據。

In this study,the Ni/Al films deposited on glass were produced by electron beam evaporation method,then microwave hydrogen plasma was following treated on the Ni/Al films,and applied as low emissivity glass.The process pressure of electron beam evaporation maintained at 3×10-6 Torr.The changes of the optical properties were measured by UV/VIS/NIR Spectrophotometer,and the electrical properties were measured by Hall electrical measurement.Optical microscopes and AFM were used to observe the change of surface and the crystal structure was observed by X-ray diffraction (XRD).
Comparing with Zong-Xian Lin's research results,the results of this experiment were found that,the transmittance in visible light was from 49% to 51.8%.The reflectance in infrared was from 18.9% to 8.93%.This results not conducive to blocking heat.
The plasma annealed Ni/Al Flims applied in low emissivity glass,although the visible light transmittance increased,but the infrared reflectivity reduced,which adversely affects the heat insulation,and the visible light transmittance and infrared reflectivity of this experiment are much lower than general low emission glasses.This study can be used as low emission glasses industry for its coating material selection and improvement of the reference basis.

摘要 i
Abstract iii
誌謝 v
總目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 低輻射玻璃的定義 3
1.3 低輻射玻璃的發展 4
1.4 低輻射玻璃的種類 6
1.4.1 離線低輻射玻璃 6
1.4.2 在線低輻射玻璃 7
1.5 文獻回顧 9
第二章 原理綜述 11
2.1 熱的傳播 11
2.2 金屬的特性與應用 12
2.2.1 鎳金屬薄膜的特性 12
2.2.2 鋁金屬薄膜的特性 13
2.3 電子槍蒸鍍 14
2.4 電漿 16
2.5 電漿退火的特性與應用 17
第三章 實驗步驟 18
3.1 實驗流程 18
3.2 實驗材料 19
3.3 基板清洗步驟 20
3.4 電子槍蒸鍍系統 21
3.5 氫電漿退火 23
3.6 實驗流程圖 24
3.7 薄膜特性量測 25
3.7.1 光學顯微鏡 25
3.7.2 X-ray繞射分析儀 27
3.7.3 掃描式探針顯微鏡 28
3.7.4 霍爾電性分析 29
3.7.5 UV/VIS/NIR分光光譜儀 30
第四章 結果與討論 32
4.1實驗結果 32
4.1.1 薄膜光學分析-UV/VIS/NIR 32
4.1.2 電性分析 34
4.1.3 表面形貌 35
4.1.4 微結構 38
4.2 討論 39
第五章 結論 45
參考文獻 47

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