超材料红外发射结构和制备方法

1.本发明涉及一种超材料红外发射结构和制备方法。
背景技术：
：：2.目前浴霸发光用的材料使用的是超材料薄膜，如将si、cr、si、cr……设置呈n个周期，或是以sio2、si、sio2、si……设置呈m个周期，作为超材料，该种超材料对光有特殊的调制作用，将浴霸的可见光抑制的比较低，提高红外发射光。但是目前薄膜采用电子束蒸发的方式制作，只能在平坦的基片上实现，无法在灯丝上镀膜；即使勉强镀完之后，材料结晶性差，产品性能不稳定。技术实现要素：3.为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种降低浴霸可见光发射，提高灯丝热量利用率、产品发光效率的超材料红外发射结构和制备方法。4.为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种超材料红外发射结构，包括灯丝，所述灯丝的圆周通过原子层沉积(ald)方式沉积有超材料薄膜，所述超材料薄膜由多圈间隔沉积的w和zro2、或si和tio2、或sio2和si构成，所述w、si或sio2直接与灯丝的外圆周相接触。5.优选地，所述灯丝为钨丝、钼丝、碳纤维中的至少一种。6.一种超材料红外发射结构的制备方法，在灯丝上通过原子层沉积(ald)方式间隔沉积有w和zro2、或tio2和si、或si和sio2，所述w和zro2、或cr和si、或si和sio2呈圆周分布在灯丝上，所述w、tio2或si先沉积在灯丝外圆周。7.优选地，沉积zro2薄膜利用四(二甲氨基)锆作为ald沉积zro2的前驱体材料，四(二甲氨基)锆与h2o的反应原理如下:在载气n2作用下脉冲到腔体的四(二甲氨基)锆分子结构中的-n(ch3)基团与基板最上表面的羟基-oh发生反应，o与zr结合形成zr-o，并产生hn(ch3)2，在清洗过程中，产生的hn(ch3)2和多余的四(二甲氨基)锆被带出腔体，接下来脉冲h2o进入腔体，水中的羟基取代未反应的-n(ch3)，又形成具有羟基的表面，如此循环，完成zro2薄膜的沉积。8.优选地，在沉积时前驱体需要加热，对四(二甲氨基)锆的加热温度为60℃。由于四(二甲氨基)锆是固态状物质，蒸汽压低，因此在沉积时前驱体需要加热。9.优选地，沉积钨的方法，以wf6和si2h6作为前驱体，wf6 si2h6——w 2sihf3 2h2分离为两个半反应，完成钨原子层沉积,以abab...反应顺序连续暴露于wf6和si2h6，在150-350℃的衬底温度下产生w沉积。10.优选地，wf6和si2h6反应物分别暴露1s和2s，以n2清洗时间2s，w沉积速率分别为0.2nm每循环。11.优选地，sio2沉积时，si的前驱体采用si(n(ch3)2)4和si(n(ch3)2)3cl，o的前驱体为h2o或o2/n2混合气，sio2沉积时的生长温度是100-250℃，生长气压为400pa，等离子体功率400w，通气和清洗时间都是0.8s，生长速率0.04nm每循环。12.优选地，si沉积时，以硅乙烷为前驱体，用电子增强原子层沉积(ee-ald)在室温下制备了硅薄膜，电子促进氢原子的解析附，产生反应性悬空键，促进低温下si2h6吸附，在没有氢esd的情况下，硅生长依赖于氢以分子形式解吸和在更高温度下悬空键，si薄膜的生长过程中，在电子能量为100-150ev时，测得最大生长速率为0.03nm每循环。在固定的曝光时间和较长的电子曝光时间下，在较大的si2h6压力下，硅的生长速率是自限的。13.优选地，tio2沉积时，薄膜沉积温度120℃，tio2的前驱体ticl4、h2o，其中，ticl4用氮气做载流气体，流速为200sccm，通气时长240毫秒，氮气清洗时长800毫秒，随后h2o也是以氮气做载流气体，流速为200sccm，通气时长240毫秒，氮气清洗时长1秒，薄膜生长速率0.05nm每循环。14.本发明超材料红外发射结构和制备方法的有益效果是：采用原子层沉积(ald)方式在灯丝上设置超材料薄膜，该种材质的超材料薄膜能降低浴霸可见光发射，提高红外线发射，减少对孩子眼睛的损害；采用原子层沉积(ald)方式间隔沉积方式，相较于电子束蒸发的方式制作而言，能在灯丝上以包裹的方式镀膜，能提高灯丝热量利用率、产品发光效率，采用该种材料后，使得灯丝沉积超材料薄膜沉积后，提高了结晶性以及产品稳定性能。附图说明15.图1为实施例一中超材料红外发射结构的结构示意图；16.图2为实施例二中超材料红外发射结构的结构示意图；17.图3为实施例三中超材料红外发射结构的结构示意图。具体实施方式18.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。19.实施例一20.参阅附图1所示，本实施例的一种超材料红外发射结构，包括灯丝，本实施例中的灯丝采用钨丝、所述灯丝的圆周通过原子层沉积(ald)方式沉积有超材料薄膜，所述超材料薄膜由多圈间隔沉积的w和zro2构成，所述w直接与灯丝的外圆周相接触，w和zro2以abab……的方式沉积在钨丝上。21.一种超材料红外发射结构的制备方法，在灯丝上通过原子层沉积(ald)方式间隔沉积有w和zro2，所述w和zro2以abab……方式呈圆周分布在灯丝上，所述w先沉积在钨灯丝外圆周，再沉积zro2，然后再沉积w、zro2，……以此类推。22.沉积w(钨)的方法23.以wf6和si2h6作为前驱体，wf6 si2h6——w 2sihf3 2h2分离为两个半反应，完成钨原子层沉积,以abab...反应顺序连续暴露于wf6和si2h6，在150-350℃的衬底温度下产生w沉积。24.优选地，wf6和si2h6反应物分别暴露1s和2s，以n2清洗时间2s，w沉积速率分别为0.2nm每循环。25.沉积zro2步骤：26.沉积zro2薄膜利用四(二甲氨基)锆(tetrakis(dimethylamido)zirconium，以下简称tdmaz)这种金属有机化合物，作为ald沉积zro2的前驱体材料，四(二甲氨基)锆与h2o的反应原理如下:在载气n2作用下脉冲到腔体的四(二甲氨基)锆分子结构中的-n(ch3)基团与基板最上表面的羟基-oh发生反应，o与zr结合形成zr-o，并产生hn(ch3)2，在清洗过程中，产生的hn(ch3)2和多余的四(二甲氨基)锆被带出腔体，接下来脉冲h2o进入腔体，水中的羟基取代未反应的-n(ch3)，又形成具有羟基的表面，如此循环，完成zro2薄膜的沉积。沉积速率0.1nm每循环，参数如下表27.表1tdmaz脉冲时间变化实验条件28.table1experimentconditionofthechangeoftdmazpulsetime[0029][0030]其中，在沉积时前驱体需要加热，对四(二甲氨基)锆的加热温度为60℃。由于四(二甲氨基)锆是固态状物质，蒸汽压低，因此在沉积时前驱体需要加热。[0031]实施例二[0032]参阅图2所示，本实施例中的超材料红外发射结构与实施例一中的材料不同，其制备方法也不同。具体的，本实施例中的灯丝为钼丝，超材料薄膜由多圈间隔沉积的si和tio2构成，所述si直接与灯丝的外圆周相接触。[0033]一种超材料红外发射结构的制备方法，在灯丝上通过原子层沉积(ald)方式间隔沉积有si和tio2，所述si和tio2以abab……方式呈圆周分布在灯丝上，所述si先沉积在钼灯丝外圆周，再沉积tio2，然后再沉积si、tio2……以此类推。[0034]si沉积时，以硅乙烷为前驱体，用电子增强原子层沉积(ee-ald)在室温下制备了硅薄膜，电子促进氢原子的解析附，产生反应性悬空键，促进低温下si2h6吸附，在没有氢esd的情况下，硅生长依赖于氢以分子形式解吸和在更高温度下悬空键，si薄膜的生长过程中，在电子能量为100-150ev时，测得最大生长速率为0.03nm每循环。在固定的曝光时间和较长的电子曝光时间下，在较大的si2h6压力下，硅的生长速率是自限的。[0035]tio2沉积时，薄膜沉积温度120℃，tio2的前驱体ticl4、h2o，其中，ticl4用氮气做载流气体，流速为200sccm，通气时长240毫秒，氮气清洗时长800毫秒，随后h2o也是以氮气做载流气体，流速为200sccm，通气时长240毫秒，氮气清洗时长1秒，薄膜生长速率0.05nm每循环。[0036]实施例三[0037]参阅图3所示，本实施例中的超材料红外发射结构与实施例一中的材料不同，相应的制备方法也不同。具体的，本实施例中的超材料红外发射结构的灯丝为碳纤维，超材料薄膜由多圈间隔沉积的sio2和si构成，所述sio2直接与灯丝的外圆周相接触。[0038]一种超材料红外发射结构的制备方法，在灯丝上通过原子层沉积(ald)方式间隔沉积有sio2和si，所述sio2和si以abab……方式呈圆周分布在灯丝上，所述sio2先沉积在灯丝外圆周，再沉积si，然后再沉积sio2和si……以此类推。[0039]sio2沉积方法[0040]sio2沉积时，si的前驱体采用si(n(ch3)2)4和si(n(ch3)2)3cl，o的前驱体为h2o或o2/n2混合气，sio2沉积时的生长温度是100-250℃，生长气压为400pa，等离子体功率400w，通气和清洗时间都是0.8s，生长速率0.04nm每循环。[0041]si沉积方法[0042]以硅乙烷为前驱体，用电子增强原子层沉积(ee-ald)在室温下制备了硅薄膜，电子促进氢原子的解析附，产生反应性悬空键，促进低温下si2h6吸附，在没有氢esd的情况下，硅生长依赖于氢以分子形式解吸和在更高温度下悬空键，si薄膜的生长过程中，在电子能量为100-150ev时，测得最大生长速率为0.03nm每循环。在固定的曝光时间和较长的电子曝光时间下，在较大的si2h6压力下，硅的生长速率是自限的。[0043]以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。当前第1页12当前第1页12