雙噴頭靜電噴射法制備光滑且致密的二氧化硅薄膜

許波晶，吳楊慧，蔣錦虎，顧文華*

（南京理工大學，江蘇 南京 210094）

由于具有絕緣性高、硬度高、熔點高、熱膨脹系數低、耐磨、耐蝕等優點，二氧化硅薄膜已被廣泛應用到光學抗反射、太陽能電池、半導體集成電路、機械性能增強、化學催化劑、生物制藥等領域[1-5]。針對不同的用途和要求，制備SiO2薄膜的方法得到了發展，主要有物理氣相沉積法、提拉法、化學氣相沉積法、氧化法、溶膠?凝膠法、液相沉積法等。但常規的制備方法已經不能滿足人們的需求。比如提拉法，雖然操作方便，技術成熟，但是對于大面積的薄膜或只能單面鍍膜的器件來說，有不可彌補的缺陷。自2011年以來，靜電噴射法逐漸吸引了更多的目光。該法利用高壓靜電場力，克服了溶膠的表面張力，使其產生分裂，形成帶電荷的噴射流。在噴射流向基底噴射的過程中，溶劑揮發或發生庫侖分裂，霧化形成更小的液滴。這些液滴堆積在基底上，經過干燥和退火后形成薄膜。通過改變噴頭高度、直流電壓、溶液流速等參數，可以控制薄膜的性質和質量。靜電噴射法適用于不同形狀的基底，能靈活地在鋁箔等柔性基底上鍍膜，而且成本低廉，效率高，非常適合大規模的工業生產。顧文華等[6-8]研究了多射流靜電噴射理論，并結合實驗論證了其理論模型。然而用靜電噴射技術很難成功制備出光滑、致密的二氧化硅薄膜，主要原因是在前驅體溶液中易發生水解和縮聚反應，很難完全避免微小二氧化硅粒子的形成?！?br>