بررسی رفتار نوری پوشش های چندلایه-کامپوزیت تیتانیا- سیلیکا اعمال شده با روش سل- ژل

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 15، دوره 9، شماره 4، اسفند 1394، صفحه 163-173   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

نجمه لاری^{* 1}؛ شاهرخ آهنگرانی²؛ علی شانقی³

¹دانشجوی دکتری، مهندسی مواد، سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران، پژوهشکده مواد پیشرفته وانرژی های نو، تهران

²استادیار، سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران، پژوهشکده مواد پیشرفته وانرژی های نو، تهران

³استادیار، دانشگاه ملایر، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مواد، ملایر

چکیده

در بسیاری از کاربردها مانند کالکتورها و سلول های خورشیدی، شیشه اتومبیل، لعاب پنجره ها و لامپ های کاتدی افزایش عبور نور یا کاهش بازتاب مطلوب می باشد. در این پژوهش، پوشش های ضدبازتاب تک، چندلایه و کامپوزیت توسط روش سل-ژل بدست آورده شد. برای ارزیابی پوشش ها از آنالیز طیف نگاری عبور Vis-UV و طیف نگاری مادون قرمز FT-IR بهره گرفته شد. نتایج به دست آورده شده حاکی از رفتار متفاوت نوری پوشش های تهیه شده می باشد. همچنین نتایج نشان داد، پوشش سه لایه تیتانیا، 90 تیتانیا-10 سیلیکا،90 سیلیکا-10 تیتانیا، 95% از نور ورودی را در 400 نانومتر عبور می دهند و برای کاربردهای نوری ضدبازتاب مناسب می باشند. علت این برتری نسبت به پوشش های تک لایه سیلیکا و تیتانیا، بهره گیری همزمان از پوشش های چندلایه و کامپوزیت و تاثیر ضرایب شکست متفاوت تیتانیا و سیلیکا در پوشش های مخلوط چندلایه-کامپوزیت می باشد.

کلیدواژه‌ها

پوشش های چندلایه؛ کامپوزیت؛ ضدبازتاب؛ تیتانیا؛ سیلیکا؛ سل-ژل

مراجع

[1]     N. Settera&  D. Damjanovic, “Ferroelectric thin films: Review of materials, properties, and applications”, Journal of applied physics, Vol. 100, 2006.

 

[2]     P. K. Biswas, “Sol–gel thin films for optics and photonics”, J Sol-Gel Sci Technol, Vol. 59, pp. 456–474, 2011.

 

[3]     F. Chi, L. Yan, H. Lv&  B. Jiang, “Novel pathways for the preparation of silica antireflective films: Improvement in mechanical property”, Materials Letters, Vol. 65, pp. 1095–1097, 2011.

 

[4]     Ö. Kesmez, E. Burunkaya, N. Kiraz, H. Erdem Çamurlu, M. Asiltürk&  E. Arpaç, “Effect of acid, water and alcohol ratios on sol-gel preparation of antireflective amorphous SiO₂ coatings”, Journal of Non-Crystalline Solids, Vol. 357, pp. 3130–3135, 2011.

 

[5]     D. Chen, “Anti-reflection (AR) coatings made by sol-gel processes: A review”, Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol. 68, 2001.

 

[6]     S. S. Ghosh, S. Das, A. Sil&  P. K. Biswas, “Characterization of individual layers of an optical design based multilayered antireflection coating developed by sol–gel method”, J Sol-Gel Sci Technol, 2012.

 

[7]     B. Richards, “Novel uses of titanium dioxide for silicon solar cells”, Centre for Photovoltaic Engineering and the School of Electrical Engineering University of New South Wales Sydney, 2052 New South Wales, Australia, 2002.

 

[8]     M. Fink, “Types of anti-Reflective treatments and when to use them”, The Photonics Solutions Update, www.photonicsonline.com.

 

[9]     Hodroj, O. Chaix-Pluchery, M. Audier, U. Gottlieb & J. Deschanvres, “Thermal annealing of amorphous Ti-Si-O thin films”, Journal of Materials Research, Vol. 23, pp. 753-755, 2008.

 

[10] C. J. Brinker, M. S. Harrington, “Sol-gel derived antireflective & coatings for silicon, Solar Energy Materials”, Vol. 5, pp.159-172, 1981.

 

[11] Schulera, D. Duttab, E. Chambriera, C. Roeckera, G. Temmermanc, P. Oelhafenc & J. Scartezzini, “Sol–gel deposition and optical characterization of multilayered SiO₂/Ti_1-xSixO₂ coatings on solar collector glasses”, Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol. 90, pp. 2894–2907, 2006.

 

[12] Y. Liu, C. Lü, M. Li, L. Zhang & B. Yang, “High refractive index organic–inorganic hybrid coatings with TiO₂ nanocrystals” Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, Vol. 328, pp. 67–72, 2008.

 

[13] S. Y. Lien, D. S. Wuu, W. C. Yeh & J. C. Liu, “Tri-layer antireflection coatings (SiO₂/SiO₂–TiO₂/TiO₂) for silicon solar cells using a sol–gel technique”, Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol. 90, pp. 2710–2719, 2006.

 

[14] V. Purcar, I. Stamatin, O. Cinteza, C. Petcu, V. Raditoiu, M. Ghiurea, T. Miclaus & A. Andronie, “Fabrication of hydrophobic and antireflective coatings based on hybrid silica films by sol–gel process”, Surface & Coatings Technology, Vol. 206, pp. 4449–4454, 2012.

 

[15] S. E. Babayan, J. Y. Jeong, A. Sch¨ utze, V. J. Tu, M. Moravej, G. S. Selwyn & R. F. Hicks, “Deposition of silicon dioxide films with a non- equilibrium atmospheric-pressure plasma jet”, Plasma Sources Sci. Technol, Vol. 10, pp. 573–57, 2001.

 

[16] Verma, S. B. Samanta, A. K. Bakhshi & S. A. Agnihotry, “Effect of stabilizer on structural, optical and electrochemical properties of sol–gel derived spin coated TiO₂ films”, Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol. 88, pp. 47–64, 2005.

 

[17] M. R. Golobostanfard & H. Abdizadeh, “Effects of acid catalyst type on structural, morphological, and optoelectrical properties of spin-coated TiO₂ thin film”, Physica B, Vol. 413 pp. 40–46, 2013.

 

[18] Pirson, A. Mohsine, R Marchot, B. Michaux, O. V. Cantfort & J. R Pirard, “Synthesis of SiO₂-TiO₂ Xerogels by Sol-Gel Process, Journal of Sol-Gel Science and Technology”, Vol. 4, pp. 179-185, 1995.

 

[19] J. Jiao, Q. Xu & L. Li, “Porous TiO₂/SiO₂ composite prepared using PEG as template direction reagent with assistance of supercritical CO₂”, Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 316, pp. 596–603, 2007.

 

[20] E. Zanchetta, V. Auzelyte, J. Brugger, A. V. Savegnago, G. G. Della & G. Brusatin, “Highly inorganic titania based sol–gel as directly patternable resist for micro- and nano- structured surfaces”, Microelectronic Engineering,Vol. 98, pp. 176–179, 2012.

 

[21] X. Wang & J. Shen, “Sol–gel derived durable antireflective coating for solar glass”, Sol-Gel Sci Technol, Vol. 53, pp. 322–327, 2010.

 

[22] G. Wu, J. Wang, J. Shen, T. Yang, Q. Zhang, B. Zhou, Z. Deng, B. Fan, D. Zhou & F. Zhang, “A novel route to control refractive index of sol-gel derived nano-porous silica films used as broadband antireflective coatings”, Materials Science and Engineering, Vol. B78, pp. 135–139, 2000.