CN106835043B - 一种透明超疏水薄膜、其制备方法及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种透明超疏水薄膜、其制备方法及用途。本发明的透明超疏水薄膜兼具超薄、超透明和极好的超疏水性，厚度在60‑150nm，透光率在90‑97％，与水的接触角大于167°。本发明采用将射频磁控溅射与退火相结合的方法在普通玻璃、k9玻璃、镀有增透膜的玻璃或者硅等多种透明或非透明衬底上制备薄层氧化锌纳米结构并进行低温氟化处理，大大降低表面能，表现出超疏水特性。该方法工艺简单，制作过程在高真空下进行，污染少，周期短，可重复操作且易于大规模生产，可广泛应用于对透光和超疏水均有要求的光电器件、光学器件等高端领域以及汽车玻璃、家用玻璃等工业、日常生活低端领域，具有十分重要和广泛的意义。
Description
技术领域
本发明属于功能薄膜制备技术领域，涉及一种透明超疏水薄膜、其制备方法及用途，特别涉及一种基于超薄氧化锌薄膜的透明超疏水薄膜、其制备方法及用途。
背景技术
所谓超疏水要求材料表面稳定接触角要大于150°，滚动接触角小于10°，在表面上水珠呈球形，在自身重力或外加力的作用下，水珠即可从表面滚落。超疏水表面由于具有自清洁功能，近年来越来越受到人们关注，可广泛应用于众多领域，如室外天线可防积雪、远洋轮船和石油管道可防污、防腐、微量注射器针尖可防粘附和污染等。
透明和自清洁是材料的两个重要特性，其在防水、防结雾、自清洁以及光利用率等方面有着重要的应用价值。例如，玻璃表面的反射和污染大大降低了玻璃的透明度和美观度，很多光电器件也需要降低光学反射以提高光的利用效率以及通过器件的表面自清洁来延长使用寿命。制备同时兼具透明和持久耐用的自清洁薄膜是目前国内外相关领域的研究重点。例如，汽车挡风玻璃、太阳能电池表面以及窗口玻璃等。由于超疏水表面要求具备大表面粗糙度和低表面能，而大表面粗糙度会增加光散射导致透明度降低；另一方面高透明性又要求薄膜粗糙度要远小于光波波长，但粗糙度过小又不利表面超疏水性。因此，对粗糙度相互矛盾的要求使得既透明又超疏水表面的制备异常困难。由此可见，制备透明超疏水薄膜的关键在于如何控制表面粗糙度使其同时满足超疏水和高透明性要求。迄今为止，关于具有自清洁功能光学薄膜的制备已有较多文献报 道。主要集中于多层自组装法、模板法、刻蚀法和溶胶-凝胶等方法。但其制备工艺复杂冗长，制备速度慢，周期长，且表面理化性能较差，严重影响其应用。因此，探索在不同衬底上制备透明超疏水表面的工艺简单、污染少、周期短、可重复和规模化方法意义重大。
近年来，已有一些文献报道透明超疏水窗口表面的制备。常见材料包括SiO2、TiO2、Al2O3或异质结构ZnO/SiO2等。N.L.Tarwal等采用喷雾热解法将不同浓度的氧化锌热解喷涂到玻璃表面，随着涂层厚度的增加，薄膜粗糙度增大，水接触角增大，透过率降低，当厚度达近900nm时，涂层水接触角涂层最大水接触角为154°，大于150度，达到超疏水效果，透光率为82％[Applied Surface science，2010,256，7451-7456]。
CN 101962269 B公开了一种超疏水抗反射氧化锌纳米针阵列的制备方法，其采用化学浴方法，利用晶种织构化和前驱液浓度梯度沉积方法实现了氧化锌纳米针结构，通过工艺条件控制针大小、密度、形貌等得到透明超疏水表面，针尖高度数百纳米，典型反射率小于5％。
CN 104261695 B公开了一种透明超疏水氧化锌涂层的制备方法，采用溶胶凝胶法在玻璃基底上制备了透明超疏水氧化锌涂层，其接触角大于160°，最佳透明度为90％，接近于空白玻璃透明度。
综上所述，现有报道都集中在采用化学浴、溶胶凝胶等化学方法，实验过程冗长复杂，污染大，重复性差，性能差，很难实现规模化的生产。此外，所制备的疏水膜均很厚，为数百纳米甚至微米级，透明性不大于95％，接触角均小于170°，都不具备同时兼顾超薄、超透明及极好超疏水性。因此，寻求简单、污染少、周期短、重复性好、可规模化生产、并能在多种衬底上形成同时具有超薄、高透明和很好超疏水性能表面的制备方法十分重要。
发明内容
针对现有技术中制备自清洁表面所存在的弊端，本发明的目的在于提供一种透明超疏水薄膜、其制备方法及用途，更具体的是提供一种基于超薄氧化锌薄膜的透明超疏水薄膜，其简单、重复性好的制备方法以及用途，本发明的透明超疏水薄膜具有超薄、高透明且很好超疏水性的优点，本发明的透明超疏水薄膜的厚度在60～150nm，透光率在90～97％，与水的接触角在167°以上，应用该透明超疏水薄膜得到的光电器件兼具优良的光学性质和自清洁功能。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明“透明超疏水薄膜”中的“超疏水”指：其与水的接触角在167°以上。
本发明的目的之一在于提供一种透明超疏水薄膜，所述透明超疏水薄膜包括氧化锌薄膜及负载于氧化锌薄膜表面的氟化碳薄膜，所述透明超疏水薄膜的厚度在60～150nm，透光率在90～97％，与水的接触角在167°以上。
本发明中，透明超疏水薄膜的厚度在60～150nm，例如为60nm、65nm、70nm、80nm、85nm、90nm、100nm、110nm、115nm、120nm、130nm、135nm、140nm或150nm等。
本发明中，透明超疏水薄膜的透光率在90～97％，例如为90％、91％、92％、93％、94％、94.5％、95％、95.5％、96％或97％等。
本发明的超疏水薄膜与水的接触角在167°以上，例如为167°、169°、171°、173°、175°或179°等。
优选地，所述氧化锌薄膜的厚度在50～120nm，例如为50nm、55nm、60nm、62.5nm、65nm、70nm、75nm、80nm、83nm、88nm、95nm、100nm、110nm或120nm等。
本发明中的氧化锌薄膜具有独特的结构和粗糙度(参见图2a、图3a、图5a和图6a)，粗糙度在Ra＝20～60，有利于其具有非常好的疏水性。
优选地，所述氟化碳薄膜的厚度在10～30nm，例如为10nm、12nm、14nm、15nm、18nm、20nm、22nm、23nm、25nm、27.5nm、28nm或30nm等。
优选地，所述氟化碳薄膜的组成为CH3F、CH2F2、CHF3或CF4中的任意一种或至少两种的组合。
本发明的目的之二在于提供一种如上所述的透明超疏水薄膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)采用射频磁控溅射系统进行锌薄膜制备，以及进行锌薄膜退火处理，得到氧化锌薄膜；
(2)对步骤(1)得到的氧化锌薄膜进行氟化处理，得到透明超疏水薄膜。
作为本发明所述方法的优选技术方案，步骤(1)所述采用射频磁控溅射系统进行锌薄膜制备的方法为射频磁控溅射方法，具体为：将衬底置于射频磁控溅射系统的基片台上，抽真空，以锌靶作为溅射源，氩气作为工作气体，沉积，得到负载在衬底的上表面的锌薄膜。
本发明的锌薄膜具有特定的表面形貌和粗糙度，可以满足非常好的疏水性。
优选地，所述衬底为惰性衬底，优选为普通玻璃、k9玻璃、硅(Si)、镀有增透膜的玻璃(简称为Glass/AR)、镀有透明导电膜的玻璃(简称为Glass/TCO)、镀有导电玻璃(ITO)的普通玻璃或非透明基体中的任意一种或至少两种的组合。
本发明中，衬底的种类不同，会影响Zn膜的形核成膜进而影响薄膜的粗糙 度，进一步得到的负载在衬底上的透明超疏水薄膜的疏水性。
本发明中，透明超疏水薄膜负载在镀有增透膜的普通玻璃衬底或镀有增透膜的k9玻璃衬底上时，该产品既具有增透性，又具有超疏水性。
优选地，所述非透明基体为镀有Au、Ag和Al等金属膜作为高反膜的Si窗口，进一步优选为镀有Au膜的Si窗口、镀有Ag膜的Si窗口或镀有Al膜的Si窗口中的任意一种。
优选地，所述锌靶的纯度为99.999％。
优选地，所述工作气体为超纯氩气，其纯度为99.99％。
优选地，锌薄膜制备的过程中，衬底的温度为室温，本发明所述室温指15～32℃，例如为15℃、17℃、20℃、22℃、23℃、24℃、25℃、27℃、28℃、29℃、30℃或32℃等。
优选地，锌薄膜制备的过程中，抽真空至背底真空高于10-7torr，例如为3×10- 7torr、5×10-7torr、6×10-7torr、7×10-7torr、9×10-7torr或1×10-6torr等。
优选地，锌薄膜制备过程中，工作气压为3～10mtorr，例如为3mtorr、4mtorr、5mtorr、6mtorr、7mtorr、8mtorr、9mtorr或10mtorr等，优选为8mtorr。
优选地，锌薄膜制备过程中，射频功率为80～150w，例如为80w、85w、90w、100w、110w、115w、120w、130w、135w、140w或150w等，优选为150w。
优选地，锌薄膜制备过程中，沉积的时间为40～70min，例如为40min、45min、47min、50min、52min、55min、60min、63min、65min、68min或70min等，优选为50min。
作为本发明所述方法的又一优选技术方案，步骤(1)所述采用射频磁控溅 射系统进行锌薄膜退火处理的方法为：将制备得到的上表面载有锌薄膜的衬底置于射频磁控溅射系统的基片台上，抽真空，加热，通入氧气，升温至第一温度保温，然后再升温至第二温度保温，得到负载在衬底的上表面的氧化锌薄膜。
优选地，所述锌薄膜退火处理的过程中，所述氧气为高纯氧气，所述氧气的纯度为99.99％。
优选地，所述锌薄膜退火处理的过程中，所述氧气的流量为5～13sccm，例如为5sccm、7sccm、8sccm、9sccm、10sccm、11sccm、12sccm或13sccm等，优选为10sccm。
优选地，所述锌薄膜退火处理的过程中，抽真空至背底真空高于10-6torr，例如2×10-6torr、3×10-6torr、5×10-6torr、7×10-6torr、8×10-6torr或1×10-5tor等。
优选地，锌薄膜退火处理的过程中，第一温度为300～350℃，例如为300℃、310℃、315℃、320℃、330℃、335℃、340℃、345℃或350℃等，优选为350℃。
优选地，锌薄膜退火处理的过程中，在第一温度保温的时间为0.5～1.5h，例如0.5h、0.6h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.4h或1.5h等，优选为1h。
优选地，锌薄膜退火处理的过程中，第二温度为450～500℃，例如为450℃、455℃、460℃、465℃、470℃、480℃、485℃、490℃、495℃或500℃等，优选为460℃。
优选地，所述锌薄膜退火处理的过程中，在第二温度保温的时间为0.5～1h，例如为0.5h、0.7h、0.8h、0.9h或1h等，优选为0.5h。
本发明中，步骤(2)所述氟化处理的方法可以采用现有技术公开的氟化处 理方法，例如可以参照CN 105154850 A公开的一种氟化碳膜及其制备方法和用途。
作为本发明所述方法中的氟化处理的优选技术方案，本发明采用如下方法进行氟化处理：将步骤(1)得到的在上表面负载有氧化锌薄膜的衬底的下表面涂抹导热油或真空硅脂，然后置于电感耦合等离子体(inductive coupled plasma,ICP)刻蚀系统中，利用含碳和氟元素的气体作为工作气体，对氧化锌薄膜进行氟化处理。
优选地，所述工作气体为CHF3和/或CF4，所述工作气体的流量优选为60sccm。
本发明中，所述“CHF3和/或CF4”指：可以为CHF3，也可以为CF4，还可以为CHF3和CF4的混合气体。
进一步优选地，氟化处理的过程中，氟化处理的温度为0℃。
优选地，氟化处理的过程中，氟化处理的时间为8～45s，例如8s、10s、15s、18s、20s、25s、27s、30s、33s、36s、38s、41s、43s或45s等。
优选地，氟化处理的过程中，工作气压为0.8Pa。
优选地，氟化处理的过程中，上电极ICP功率为200W，下电极RF功率为10W。
作为本发明所述透明超疏水薄膜的制备方法的更进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将衬底置于射频磁控溅射系统的基片台上，抽真空至背底真空高于10-7torr，以纯度为99.999％的锌靶为溅射源，氩气作为工作气体，工作电压为3～10mtorr，射频功率为80～150w的条件下，沉积40～70min，得到负载在衬底的上表面的锌薄膜；
(2)将步骤(1)得到的上表面负载有锌薄膜的基底置于射频测控溅射系统的基片台上，抽真空至背底真空高于10-6torr，加热，通入氧气，在300～350℃保温1h，然后再升温至450～500℃保温0.5h，得到负载在衬底的上表面的氧化锌薄膜；
(3)在步骤(2)得到的上表面负载有氧化锌薄膜的衬底的下表面涂抹导热油或真空硅脂，然后置于电感藕合等离子体ICP刻蚀系统中，利用含碳和氟元素的气体作为工作气体，对氧化锌薄膜进行氟化处理，得到透明超疏水薄膜。
本发明的目的之三在于提供一种如上所述的透明超疏水薄膜的用途，所述透明超疏水薄膜用于对透光和超疏水均有要求的光电器件、光学器件等高端领域，以及要求具有自清洁功能的各种产品和领域，比如汽车玻璃、家用玻璃等工业、日常生活领域。
优选地，所述透明超疏水薄膜在光电器件中作为自清洁材料。
本发明的目的之四在于提供一种光电器件，所述光电器件中包含上述的透明超疏水薄膜。示例性地，具有透明超疏水薄膜的光电器件的结构示意图如图1a和图1b所示，其中，图1a中的1代表透明超疏水薄膜，2代表衬底；图1b中的1代表透明超疏水薄膜，21代表光学功能薄膜(光学功能薄膜为高反、高透，透明导电膜等，例如增透膜、自清洁膜和导电膜等)，22代表基底(基底为普通玻璃、K9玻璃和Si等)，且21和22共同构成的2代表衬底。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明采用将传统射频磁控溅射和真空中氧化退火的方法制备得到一种超薄且疏水的氧化锌纳米结构，然后利用ICP刻蚀系统进行低温氟基 处理，大大降低表面能，并配合性地调整各工序的参数，避开了传统化学方法处理程序复杂冗长，制备速度慢，周期长，且制作薄膜的理化性能较差等弱点，能够在包括普通玻璃、k9玻璃、硅、镀有增透膜的玻璃、镀有导电玻璃的玻璃或非透明基体等多种透明或非透明的衬底表面形成透明超疏水薄膜，本发明的方法采用纯物理方法，且全程在高真空状态下进行，污染少、成本低、容易操作，生长过程容易控制，且容易走向规模化，是一种简单、高效地实现多种衬底上制备透明超疏水薄膜的方法，具有广阔的应用前景。
(2)本发明制备得到的透明超疏水薄膜同时兼具超薄、透光率高和极好的超疏水性，其厚度在60～150nm，透光率在90～97％，与水的接触角在167°以上。本发明的透明超疏水薄膜的应用范围广阔，覆盖高、低端应用领域，具有十分重要和广泛的意义。
附图说明
图1a和图1b为两种不同结构的光电器件，图1a中的1代表透明超疏水薄膜，2代表衬底；图1b中的1代表透明超疏水薄膜，21代表光学功能薄膜(光学功能薄膜为高反、高透，透明导电膜等，例如增透膜、自清洁膜和导电膜等)，22代表基底(基底为普通玻璃、K9玻璃和Si等)，且21和22共同构成的2代表衬底；
图2a实施例1制备得到的产品的断面形貌图；
图2b为实施例1制备得到的产品的透明超疏水薄膜与水的实测接触角图；
图3a为实施例2制备得到的产品的表面形貌图；
图3b为实施例2制备得到的产品与水的实测接触角图；
图4为实施例2制备得到的产品以及对比例1的普通玻璃的光谱曲线对比 图；
图5a为实施例3制备得到的产品的AFM图；
图5b为实施例3制备得到的产品与水的实测接触角图；
图6a实施例4制备得到的产品的透明超疏水薄膜的AFM图；
图6b为实施例4制备得到的产品的透明超疏水薄膜与水的实测接触角图；
图7为实施例4得到的产品以及对比例2的K9玻璃的光谱曲线对比图；
图8为实施例5制备得到的负载在镀有20nm厚的ITO的普通玻璃表面的透明超疏水薄膜与水的实测接触角图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明制备透明超疏水薄膜使用的射频磁控溅射系统为lesker公司Lab 18型号多靶磁控溅射镀膜仪；采用的电感藕合等离子体ICP刻蚀系统为SENTECH公司ICP高密度等离子体刻蚀系统(型号SI500)。
本发明对得到的产品的性能表征采用如下设备：
采用紫外/可见/近红外分光光度计(设备型号Lambda140)测试透光率；
采用全自动接触角测量仪(设备型号DSA100)测试与水的接触角，测试时，水滴大小为8μL；
采用热场发射扫面电镜表征(设备型号NOVA NanoSEM430)以及Multimode多功能扫描探针显微镜测试产品的表面和断面形貌和成分分析。
实施例1
在n-Si表面制备透明超疏水薄膜，制备方法如下：
1)将清洗干净的n-Si置于磁控溅射基片台上，以纯度为99.999％超纯锌靶作为溅射源，超纯氩作为工作气体进行锌膜制备。锌膜制备过程中，抽真空至 背底真空超过10- 7torr；工作气压为8mtorr；衬底温度为室温；射频功率为150w；沉积时间为50min。
2)将步骤1)得到的样品(锌膜负载在n-Si衬底的上表面)置于磁控溅射的基片台上对锌膜退火处理制备氧化锌膜。抽真空至背底真空超过10-6torr；将衬底加热至350℃，通入高纯氧气10sccm，在氧气气氛中退火1h；然后将衬底温度提高到460℃，继续在氧气气氛中退火0.5h。
3)将步骤2)得到的样品(氧化锌膜负载在n-Si衬底的上表面)置于ICP刻蚀系统中进行氟基处理制备透明超疏水薄膜。采用CN 105154850 A公开的一种氟化碳膜及其制备方法和用途中的方法，并调整具体工艺如下：温度0℃，工作气压为0.8Pa，上电极ICP功率为200W，下电极RF功率为10W，CHF3流量为60sccm，氟化处理时间为15s。
本实施例制备得到的产品由单晶n型Si(100)及负载在其表面的透明超疏水薄膜构成。
图2a为本实施例1制备得到的产品的断面形貌图，从图可以看出，透明超疏水薄膜的表面粗糙，厚度约为90nm。
图2b为本实施例1制备得到的产品与水的实测接触角图，从图可以看出，与水的接触角>170°，具有超疏水性。
实施例2
除将衬底替换为普通玻璃(Glass)，并将步骤3)的氟化处理时间调整为20s外，其他制备方法和条件与实施例1相同。
本实施例制备得到的产品由普通玻璃及负载在其表面的透明超疏水薄膜构成，命名为镀自清洁膜的玻璃。
图3a为本实施例制备得到的产品的表面形貌图，由图可以看出，透明自清 洁薄膜表面粗糙，分布有很多不规整的纳米棒。
图3b为本实施例制备得到的产品与水的实测接触角图，由图可以看出，与水的接触角>170°，具有超疏水性。
图4为实施例2制备得到的产品以及对比例1的普通玻璃的光谱曲线对比图，从曲线图可以看出，超疏水层可以一定程度上提高透过率。
实施例3
除将衬底替换为K9玻璃，并将步骤1)的沉积时间调整为1h外，其他制备方法和条件与实施例2相同。
本实施例制备得到的产品由K9玻璃及负载在其表面的透明超疏水薄膜构成。
图5a为本实施例制备得到的产品的AFM图，由图可以看出，其粗糙度Ra＝57。
图5b为本实施例制备得到的产品与水的实测接触角图，由图可以看出，与水的接触角>170°，具有极好超疏水性。
实施例4
除将衬底替换为镀有增透膜的K9玻璃外，其他制备方法和条件与实施例3相同。
本实施例制备得到的产品由镀有增透膜的K9玻璃及负载在其表面的透明超疏水薄膜构成，命名为镀增自清洁膜的K9玻璃，该实施例得到的产品既具有增透性，又具有超疏水性。
图6a为本实施例制备得到的产品的透明超疏水薄膜的AFM图，由图可以看出，其粗糙度Ra＝37。
图6b为本实施例制备得到的产品的透明超疏水薄膜与水的实测接触角图， 由图可以看出，与水的接触角>170°，具有极好超疏水性。
图7为实施例4得到的产品以及对比例2的K9玻璃的光谱曲线对比图，从曲线图看出，超疏水薄膜可以使透光率有明显提高。
实施例5
除将衬底替换为镀有20nm厚的ITO的普通玻璃(G/ITO)外，其他制备方法和条件与实施例2相同。
图8为本实施例制备得到的负载在镀有20nm厚的ITO的普通玻璃表面的透明超疏水薄膜与水的实测接触角图，由图可知，其接触角约为167°，具有超疏水性。
对比例1
本对比例的产品为普通玻璃。
对比例2
本对比例的产品为镀有增透膜的K9玻璃。
申请人声明，本发明通过上述实实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (37)
1.一种透明超疏水薄膜，其特征在于，所述透明超疏水薄膜包括氧化锌薄膜及负载在所述氧化锌薄膜表面的氟化碳薄膜，所述透明超疏水薄膜的厚度在60～150nm，透光率在90～97％，与水的接触角在167°以上；
所述透明超疏水薄膜通过下述方法制备得到，所述制备方法包括以下步骤：
(1)采用射频磁控溅射系统进行锌薄膜制备，以及进行锌薄膜退火处理，得到氧化锌薄膜；
(2)对步骤(1)得到的氧化锌薄膜进行氟化处理，得到透明超疏水薄膜；
步骤(1)所述采用射频磁控溅射系统进行锌薄膜退火处理的方法为：将制备得到的上表面负载有锌薄膜的衬底置于射频磁控溅射系统的基片台上，抽真空，加热，通入氧气，在第一温度300～350℃保温，然后再升温至第二温度450～500℃保温，得到负载在衬底的上表面的氧化锌薄膜。
2.根据权利要求1所述的透明超疏水薄膜，其特征在于，所述氧化锌薄膜的厚度在50～120nm。
3.根据权利要求1所述的透明超疏水薄膜，其特征在于，所述氟化碳薄膜的厚度在10～30nm。
4.根据权利要求1所述的透明超疏水薄膜，其特征在于，所述氟化碳薄膜的组成为CH3F、CH2F2、CHF3或CF4中的任意一种或至少两种的组合。
5.如权利要求1-4任一项所述的透明超疏水薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)采用射频磁控溅射系统进行锌薄膜制备，以及进行锌薄膜退火处理，得到氧化锌薄膜；
(2)对步骤(1)得到的氧化锌薄膜进行氟化处理，得到透明超疏水薄膜；
步骤(1)所述采用射频磁控溅射系统进行锌薄膜退火处理的方法为：将制备得到的上表面负载有锌薄膜的衬底置于射频磁控溅射系统的基片台上，抽真空，加热，通入氧气，在第一温度300～350℃保温，然后再升温至第二温度450～500℃保温，得到负载在衬底的上表面的氧化锌薄膜。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述采用射频磁控溅射系统进行锌薄膜制备的方法为射频磁控溅射方法，具体为：将衬底置于射频磁控溅射系统的基片台上，抽真空，以锌靶作为溅射源，氩气作为工作气体，沉积，得到负载在衬底的上表面的锌薄膜。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述衬底为普通玻璃、k9玻璃、Si、镀有增透膜的玻璃、镀有导电膜的玻璃或非透明基体中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述非透明基体为镀有金属膜的Si窗口。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述非透明基体为镀有Au膜的Si窗口、镀有Ag膜的Si窗口或镀有Al膜的Si窗口中的任意一种。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述锌靶的纯度为99.999％。
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述氩气的纯度为99.99％。
12.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜制备的过程中，所述衬底的温度为15～32℃。
13.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜制备的过程中，抽真空至背底真空高于10-7torr。
14.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜制备的过程中，工作气压为3～10mtorr。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜制备的过程中，工作气压为8mtorr。
16.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜制备的过程中，射频功率为80～150w。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜制备的过程中，射频功率为150w。
18.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜制备过程中，沉积的时间为40～70min。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜制备过程中，沉积的时间为50min。
20.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜退火处理的过程中，所述氧气的纯度为99.99％，所述氧气的流量为5～13sccm。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜退火处理的过程中，所述氧气的纯度为99.99％，所述氧气的流量为10sccm。
22.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜退火处理的过程中，抽真空至背底真空高于10-6torr。
23.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜退火处理的过程中，第一温度为350℃。
24.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜退火处理的过程中，在第一温度保温的时间为0.5～1.5h。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜退火处理的过程中，在第一温度保温的时间为1h。
26.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜退火处理的过程中，第二温度为460℃。
27.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜退火处理的过程中，在第二温度保温的时间为0.5～1h。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述锌薄膜退火处理的过程中，在第二温度保温的时间为0.5h。
29.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氟化处理为：将步骤(1)得到的在上表面负载有氧化锌薄膜的衬底的下表面涂抹导热油或真空硅脂，然后置于电感藕合等离子体ICP刻蚀系统中，利用含碳和氟元素的气体作为工作气体，对氧化锌薄膜进行氟化处理，得到透明超疏水薄膜。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述工作气体为CHF3和/或CF4，所述工作气体的流量为60sccm。
31.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氟化处理的过程中，氟化处理的温度为0℃。
32.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氟化处理的过程中，氟化处理的时间为8～45s。
33.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氟化处理的过程中，工作气压为0.8Pa。
34.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述氟化处理的过程中，上电极ICP功率为200W，下电极RF功率为10W。
35.根据权利要求5-34任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将衬底置于射频磁控溅射系统的基片台上，抽真空至背底真空高于10-7torr，以纯度为99.999％的锌靶为溅射源，氩气作为工作气体，工作电压为3～10mtorr，射频功率为80～150w的条件下，沉积40～70min，制得锌薄膜，所述锌薄膜负载在所述衬底的上表面；
(2)将步骤(1)得到的上表面载有锌薄膜的衬底置于射频测控溅射系统的基片台上，抽真空至背底真空高于10-6torr，加热，通入氧气，升温至300～350℃保温1h，然后再升温至450～500℃保温0.5h，得到负载在衬底的上表面的氧化锌薄膜；
(3)在步骤(2)得到的上表面负载有氧化锌薄膜的衬底的下表面涂抹导热油或真空硅脂，然后置于电感藕合等离子体ICP刻蚀系统中，利用含碳和氟元素的气体作为工作气体，对氧化锌薄膜进行氟化处理，得到透明超疏水薄膜。
36.如权利要求1-4任一项所述的透明超疏水薄膜的用途，其特征在于，所述透明超疏水薄膜用于光电器件、光学器件、工业玻璃或日用玻璃。
37.根据权利要求36所述的透明超疏水薄膜的用途，其特征在于，所述透明超疏水薄膜在光电器件中作为自清洁材料。
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| Title |
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| "用磁控溅射方法制备超疏水氧化锌薄膜";李国星等;《中国科协第四届优秀博士生学术年会论文集》;20100122;第812-813页 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106835043A (zh) | 2017-06-13 |
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