专利名称：具有高导电率和耐电化学腐蚀的银合金反射薄膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种具有高导电率和耐电化学腐蚀的银合金反射薄膜及其制备方法。
背景技术：
稀土元素的电子结构与其他元素不同，在它们的原子电子层中，有一层没有被电子填满的内层一 4f电子层。由于不饱和电子层的存在，使稀土元素具有独特的特性。添加少量的稀土元素就能极大地影响材料的组织与性能。稀土能够细化铸造合金的晶粒、减少或消除柱状晶，扩大等轴晶区等作用。当稀土元素加入到银及其合金中，可以使银合金液的界面张力降低，晶粒的形核功下降，临界晶核半径减，成核容易，晶核细化。在退火过程中稀土亦阻碍银合金晶粒的长大，稀土存在增加了层错的数量，有效地阻碍了再结晶晶粒缝长大，使冷轧变形、再结晶退火后晶粒明显细化。因此，添加稀土元素的非晶态银合金薄膜能在一定的外界条件下抑制薄膜产生结构弛豫和晶化的现象。稀土元素除了在银合金中具有 抑制结晶之外，另外重要作用是同合金中的金属元素生成金属间化合物，这些作用提高了银合金的强度、塑性、耐蚀性、耐磨性、耐热及抗高温蠕变性能。由于晶态的银合金薄膜存在着电位差易于遭到电化学腐蚀，因而非晶态的银合金薄膜具有较好的耐电化学腐蚀性(参见《非晶态合金镀及其镀层性能》，高诚辉著，科学出版社)。因此银合金反射薄膜使用真空蒸镀、磁控溅射、离子溅射、化学气相沉积、电镀和化学镀方法，从而得到非晶态的银合金薄膜。银膜在光波长为550nm处具有较高的反射率，而且银具有优异的导电性能，但是银膜的耐腐蚀性较差，易于凝聚成球，降低反射率，增加漫反射，大大降低了银膜的反射率和导电性能，严重影响其使用性能。为此，需要对银合金的成分进行设计，使具有高导电率和耐电化学腐蚀性，可适用于LCD器件、LED器件、OLED器件、EC器件或染敏化太阳能电池器件等与导电反射膜相关的领域。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种具有高导电率和耐电化学腐蚀的银合金反射薄膜，具有可调节可见光反射率、耐电化学腐蚀性及良好的导电性能，尤其用于LCD器件、LED器件、OLED器件、EC器件或染敏化太阳能电池器件等与导电反射膜相关的领域，能够降低这些器件因电阻引起的能耗高及效率下降的问题。本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种具有高导电率和耐电化学腐蚀的银合金反射薄膜的制备方法，制得的银合金反射薄膜具有高导电率和耐电化学腐蚀性，适用于LCD器件、LED器件、OLED器件、EC器件或染敏化太阳能电池器件等与导电反射膜相关的领域。本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为一种具有高导电率和耐电化学腐蚀的银合金反射薄膜，其特征在于所述银合金薄膜为非晶态银合金反射薄膜，在所述银合金反射薄膜中含有O. 0001 15份的稀土元素,其余为银元素,上述为质量份。
作为改进，所述银合金反射薄膜中还加入有O. 001 25份的铁、钴、镍、钨、锡、钯、金、铑、铱、钌中的一种或一种以上。作为优选,所述银合金反射薄膜中铁、钴、镍、鹤、锡、钮、金、错、铱或钌所占的质量份数为O. 5 15份。作为优选,所述稀土元素为镧、铺、镨、钕、钷、衫、铕、礼、铺、镝、钦、铒、钱,镱、镥、钪中的一种或一种以上。再优选，所述银合金反射薄膜中稀土元素的所占的质量份数为O. 05 2。最后，所述银合金反射薄膜的厚度为Inm lOOOnm。本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为一种具有高导电率和耐电化学腐蚀的银合金反射薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤以玻璃片为基片，以铬、铝、钛、二氧化硅、镍或铁作为过渡层，将纯度为99. 99%的·银元素，纯度为99. 5%份质量组份为O. 0001 15份的稀土元素混合，通过真空合金熔炼制成所需的靶材，然后在过渡层上镀制上一层非晶态银合金反射薄膜，即完成非晶态银合金反射薄膜的制备过程；当上述的非晶态银合金反射薄膜还加入有O. 001 25份的铁、钴、镍、鹤、锡、钮、金、错、依、钉中的一种或一种以上的兀素时，按纯度为99. 99%的络、娃、招、钦、铁、钻、镇、鹤、锡、钮!、金、错、铱、钌中的一种或一种以上的元素，与纯度为99. 99%的银元素，纯度为99. 5%份质量组份为O. 0001 15份的稀土元素混合,再通过真空合金熔炼制成所需的革巴材，然后在过渡层上镀制上一层非晶态银合金反射薄膜，即完成非晶态银合金反射薄膜的制备过程；上述为质量百分比。作为改进,所述过渡层的厚度控制为2nm 500nm,作为优选，所述过渡层的材料为铬、铁、镍及二氧化硅中的一种。最后，所述镀制为真空蒸镀、磁控溅射镀、离子溅射镀、化学气相沉积镀、电镀及化学镀中的一种即可。与现有技术相比，本发明的优点在于采用非晶态薄膜，并在银合金中添加了一提闻薄I吴相关性能的稀土兀素和铁、钻、镇、鹤、锡、钮、金、错、依或钉的一种或几种，使得本发明的非晶态银合金薄膜具有可调控的反射率、优异的导电性能、较高的还原电位和较强的耐电化学腐蚀性能，使用寿命优于未添加稀土元素的银合金薄膜，同时制备工艺简单、可控，可适用于制造IXD器件、LED器件、OLED器件、EC器件或染敏化太阳能电池器件。
图I是本发明的银合金薄膜制备过程中镀层的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。一种具有高导电率和耐电化学腐蚀的银合金反射薄膜，所述银合金反射薄膜3为非晶态银合金反射薄膜，在所述银合金反射薄膜3中含有O. 0001 15份的稀土元素，其余为银元素,上述为质量份。所述银合金反射薄膜3的厚度为Inm IOOOnm,优选5nm 500nm，膜层的厚度根据实际需要进行调控，其在可见光550nm处的反射率根据厚度可以在25% 98%之间调节。在银合金反射薄膜3还含有质量份数O. 001 25份的铁、钴、镍、鹤、锡、钮、金、铑、铱或钌，添加稀土元素是为了提高银合金的耐腐蚀性、抑制银元素结晶、耐磨性、耐热及抗高温蠕变性能，同时提高了银薄膜的还原电位，使非晶态银合金薄膜还原电位超过了银膜的+0. 7996V，提高了非晶态银合金薄膜的耐电化学腐蚀性；添加铁、钴、镍、鹤、锡、钮、金、铑、铱或钌主要是为了抑制银膜因自凝聚成球而导致对可见光反射率下降和导电率下降。一种银合金反射薄膜的制备方法，步骤为以玻璃片为基片1，以铬、铝、钛、二氧化硅、镍或铁作为过渡层2，将纯度为99. 99%的银元素,纯度为99. 5%份质量份数为O. 0001 15份的稀土元素、混合,通过真空合金熔炼制成所需的靶材，然后在过渡层上镀制上一层非晶态银合金反射薄膜，即完成非晶态银合金反射薄膜3的制备过程；
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当上述的非晶态银合金反射薄膜还加入有质量份数O. 001 25份的铁、钴、镍、鹤、锡、钮、金、错、铱、钌中的一种或一种以上的元素时，按纯度为99. 99%的铬、娃、招、钛、铁、钴、镍、钨、锡、钯、金、铑、铱、钌中的一种或一种以上的元素，与纯度为99. 99%的银元素，纯度为99. 5%份质量组份为O. 0001 15份的稀土元素混合起,再通过真空合金熔炼制成所需的靶材，然后在过渡层2上镀制上一层非晶态银合金反射薄膜，即完成银合金反射薄膜3的制备过程；上述为质量百分比。添加稀土元素是为了提高银合金的耐腐蚀性、抑制银元素结晶、耐磨性、耐热及抗高温蠕变性能，同时提高了银薄膜的还原电位，使非晶态银合金薄膜还原电位超过了银膜的+0. 7996V，提高了非晶态银合金薄膜的耐电化学腐蚀性；添加铁、钴、镍、钨、锡、钯、金、铑、铱或钌主要是为了抑制银膜因自凝聚成球而导致对可见光反射率下降和导电率下降。制备时，由于需要满足大面积镀膜的一致性的要求，一般采用真空蒸镀、磁控溅射及离子溅射的物理制备方法进行制备。下面就具体实施例来对本发明进行更为详细的描述。纯度为99. 99% (质量分数)的银元素,纯度为99. 99% (质量分数)的铬、娃、招、钛、铁、钴、镍、钨、锡、钯、金、铑、铱和钌，纯度99. 5% (质量分数)的稀土元素镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钦、铒、铥，镱、镥和钪，将上述元素以表I的质量分数组成采用真空合金熔炼技术制备成所需的靶材，然后分别采用真空蒸镀、磁控溅射及离子溅射的方式镀制非晶态银合金薄膜，其镀层结构如图I所示，。表I非晶态银合金反射薄膜各元素组成
序元素组成％ (质量分数)
号银丨锡|鹤|镇|艳|金I钉丨铜I错I衫|销|摘I辑I镑---------------
195 2.5 O O 2 O O 0.5 O O O 0 0 0
295 O 2.6 O 0 2 0 O 0.4 O O 0 0 0
权利要求
1.一种具有高导电率和耐电化学腐蚀的银合金反射薄膜，其特征在于所述银合金薄膜(3)为非晶态银合金反射薄膜，在所述银合金反射薄膜(3)中含有O. OOOl 15份的稀土元素，其余为银元素，上述为质量份。
2.根据权利要求I所述的银合金反射薄膜，其特征在于所述银合金反射薄膜(3)中还加入有O. 001 25份的铁、钴、镍、钨、锡、钯、金、铑、铱、钌中的一种或一种以上。
3.根据权利要求2所述的银合金反射薄膜，其特征在于所述银合金反射薄膜(3)中铁、钴、镍、鹤、锡、钮、金、错、铱或钌所占的质量份数为O. 5 15份。
4.根据权利要求I所述的银合金反射薄膜，其特征在于所述稀土元素为镧、铈、镨、钦、银、紅、箱、,L、铺、摘、钦、辑、钱，镜、错、锐中的一种或一种以上。
5.根据权利要求4所述的银合金反射薄膜，其特征在于所述银合金反射薄膜(3)中稀土元素所占的质量份数为O. 05 2份。
6.根据权利要求I至5中任一所述的银合金反射薄膜，其特征在于所述银合金反射薄膜⑶的厚度为Inm lOOOnm。
7.—种权利要求I或2所述的银合金反射薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤 以玻璃片为基片(1)，以铬、铝、钛、二氧化硅、镍或铁作为过渡层(2)，将纯度为99. 99%的银元素，纯度为99. 5%份质量组份为O. 0001 15份的稀土元素混合，通过真空合金熔炼制成所需的靶材，然后在过渡层上镀制上一层非晶态银合金反射薄膜，即完成银合金反射薄膜(3)的制备过程； 当上述的银合金反射薄膜(3)还加入有O. 001 25份的铁、钴、镍、鹤、锡、钮、金、错、铱、钌中的一种或一种以上的元素时，按纯度为99. 99%的铬、娃、招、钛、铁、钴、镍、鹤、锡、钯、金、铑、铱、钌中的一种或一种以上的元素，与纯度为99. 99%的银元素，纯度为99. 5%份质量组份为O. 0001 15份的稀土元素混合，再通过真空合金熔炼制成所需的靶材，然后在过渡层(2)上镀制上一层非晶态银合金反射薄膜，即完成银合金反射薄膜(3)的制备过程；上述为质量百分比。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述过渡层(2)的厚度控制为2nm 500nmo
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述过渡层(2)的材料为铬、铁、镍及二氧化硅中的一种。
10.根据权利要求7至9中任一所述的制备方法，其特征在于所述镀制为真空蒸镀、磁控溅射镀、离子溅射镀、化学气相沉积镀、电镀及化学镀中的一种即可。
全文摘要
一种具有高导电率和耐电化学腐蚀的银合金反射薄膜及其制备方法，其特征在于所述银合金薄膜为非晶态银合金反射薄膜(3)，在所述银合金反射薄膜中含有0.0001～15份的稀土元素，其余为银元素，上述为质量份。所述银合金反射薄膜中还加入有0.001～25份的铁、钴、镍、钨、锡、钯、金、铑、铱、钌中的一种或一种以上。制备时以玻璃片为基片(1)，以铬、铝、钛、二氧化硅、镍或铁作为过渡层(2)采用真空蒸镀、磁控溅射、离子溅射、化学气相沉积、电镀或化学镀方法镀制得到非晶态银合金反射薄膜(3)。本发明的非晶态银合金薄膜具有具有高导电率和耐电化学腐蚀性，制备工艺简单，适用于制造LCD器件、LED器件、OLED器件、EC器件或染敏化太阳能电池器件。
文档编号C23C30/00GK102943221SQ201210482650
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者曹贞虎, 仝泽彬 申请人:仝泽彬, 胡珊珊