CN111908803A - 一种超亲水、高耐磨膜层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超亲水、高耐磨膜层及其制备方法。所述制备方法为：将玻璃基片进行清洗、烘干，得玻璃基材，并置于镀膜设备内部腔室；选取高纯Si、SnSb合金、TiO2和导电ZrOx作为Si、Sn、Sb、Ti、Zr元素的来源，并置于所述镀膜设备内部腔室；将内部腔室抽真空，并对腔室和玻璃基材进行加热，完成后通入氩气，再对腔室和靶材进行辉光清理；通入氧气，待腔室内气压达设定值后，依次对玻璃基材表面上溅射Si、TiO2、SnSb合金、TiO2和导电ZrOx得到多层复合薄膜；溅射完毕后，释放真空压力，取出镀膜玻璃，即可。本发明所提供的靶材、镀膜方法和膜层结构，可获得耐磨性强、透过率高、超亲水性的薄膜。

Description

一种超亲水、高耐磨膜层及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种超亲水、高耐磨膜层及其制备方法。
背景技术
固体表面上的气体被液体取代的过程成为润湿性，水在固体表面表现出的润湿程度通常以接触角(θ)表示，可分为四大类：超疏水表面(θ>150°)，疏水表面(θ>90°)，亲水表面(θ<90°)和超亲水表面(θ<5°)。其中超疏水表面和超亲水表面均有防雾和自清洁特性，因而受到人们的极大关注。在我们日常生活中可应用于汽车玻璃、浴室防雾玻璃、太阳能电池板、光学镜片以及其它电子产品的显示器等。
目前制造超亲水性薄膜主要有两种途径，一是通过光催化的途径，如TiO2膜层受紫外光照射后可由疏水转为超亲水特性，从而达到防雾和自清洁效果。但由于其利用紫外线或可见光达到超亲水效果，在无光照或阴暗的环境下，膜层又会从超亲水性转变为疏水性，因此这种膜层就有一定的应用局限性。另一种途径则为改变亲水材料表面粗糙度和致密性。目前采用第二种方法多利用化学气相沉积的方式在衬底表面沉积生成薄膜，但这种工艺较为繁琐，制造成本高，且薄膜耐磨性差。
发明内容
本发明针对超亲水膜表面粗糙度大、耐磨性能低而导致的水接触角大、使用寿命短的问题，提供了一种得到抗磨性能强，膜层致密光滑且光透过率高的真空溅射镀膜方法，本发明所提供的靶材、镀膜方法和膜层结构，可获得耐磨性强、透过率高、具有超亲水性的薄膜，并且具有制备工艺简单，成本低，适用于所有玻璃镀膜产线，无需对现有镀膜设备进行改装和增加新设备改变现有工艺等优点。
本发明的方案是，提供一种超亲水、高耐磨膜层的制备方法，包括如下步骤：
(1)将玻璃基片进行清洗、烘干，得玻璃基材，并置于镀膜设备内部腔室；
(2)选取高纯Si靶材、SnSb合金靶材、TiO2靶材和导电ZrOx靶材作为Si、Sn、Sb、Ti、Zr元素的来源，并置于所述镀膜设备内部腔室；
(3)将所述镀膜设备内部腔室抽真空，并对腔室和玻璃基材进行加热，完成后通入氩气，再对腔室和靶材进行辉光清洗；
(4)通入氧气，待腔室内气压达设定值后，依次在玻璃基材表面溅射Si靶材、TiO2靶材、SnSb合金靶材、TiO2靶材和导电ZrOx靶材，得表面具有多层复合膜的镀膜玻璃；
(5)溅射完毕后，取出步骤(4)所得镀膜玻璃，即得真空溅射镀膜完成的超亲水、高耐磨膜层。
本发明采用磁控溅射镀膜设备进行超亲水、高耐磨膜层的制备。
优选地，步骤(1)中，所述玻璃基片为超白玻璃基片。
优选地，步骤(2)中，采用真空等离子热喷涂法制备纯度为99.99％的所述高纯Si靶材；采用等离子热喷涂法制备纯度为99.9％的所述TiO2靶材；采用熔铸法制备锑含量为2～20％的所述SnSb合金靶材；采用等离子喷涂法制备纯度为99.9％的所述导电ZrOx靶材。
优选地，步骤(3)中，所述抽真空至10-4～10-3Pa；所述加热至80～250℃；当氩气的真空压力为10-1～10-3Pa时，开始辉光清洗。
优选地，步骤(4)中，所述氧气的体积百分比为10～60％；所述气压的设定值为0.1～0.5Pa。
需要注意的，采用高纯的氩气作为离化气体，能够保证有效的辉光放电过程，采用高纯的氧气作为反应气体，能够使其离化并与Si靶，SnSb靶、TiO2和导电ZrOx靶中的元素结合，在玻璃基片表面沉积均匀的氧化硅，氧化锡锑、氧化钛和氧化锆薄膜。
优选地，步骤(4)中，依次溅射靶材的具体操作为：打开Si靶材控制电源，将电源调至2～6kW，沉积时间50～250s，得到氧化硅薄膜；关闭Si靶材控制电源，调节氧气气体流量，打开TiO2靶材的控制电源，将TiO2靶材的电源调至2～6kW，沉积时间为50～150s，得到氧化钛薄膜；关闭TiO2靶材控制电源，调节氧气气体流量，打开SnSb合金靶材控制电源，将电源调至80～150W，沉积时间50～250s，得到氧化锡锑薄膜；关闭SnSb靶材控制电源，调节氧气气体流量，打开TiO2靶材控制电源，将电源调至2～6kW，沉积时间为50～250s，得到氧化钛薄膜；关闭TiO2靶材控制电源，调节氧气气体流量，打开导电ZrOx靶材控制电源，将电源调至2～6kW，沉积时间50～250s，得到氧化锆薄膜。
优选地，步骤(5)中，溅射完毕后，待腔室内温度降至25～80℃时取出镀膜玻璃。
基于相同的技术构思，本发明再提供一种所述制备方法得到的超亲水、高耐磨膜层。
优选地，所述膜层共有5层，与玻璃基材直接接触的为最底层，从最底层至顶层依次为SiO2薄膜层、TiOx薄膜层、SnSbOx薄膜层、TiO2薄膜层与ZrO2薄膜层。
优选地，所述SiO2薄膜层厚度为20～40nm，TiO2膜层与TiOx薄膜层厚度均为8～30nm，SnSbOx薄膜层厚度为50～100nm，ZrO2薄膜层厚度为10～50nm。
本发明的有益效果为：
1、本发明所述的制备方法，通过对腔室和基片的加热和长时间的保温，使靶材原子具有较强的活动能力，因此提高了膜层中的迁移率，同时有充分时间进行扩散，使得阴影效应的疏松空洞坍塌，使膜层表面更平整，连续，致密性好。且通过SnSbOx薄膜层的加入，使膜层与玻璃基片结合更加紧密，通过ZrO2薄膜层的加入，使膜层耐磨性更高。
2、本发明得到的SiO2-TiOx-SnSbOx-TiO2-ZrO2复合超亲水、高耐磨膜层，利用TiO2和SnSbOx的高透光率特性、SiO2与玻璃表面的高附着性已及ZrO2的耐磨性能，综合作用后能够改变玻璃基片表面的润湿性质，使玻璃基片与水雾接触时，或当玻璃基片表面的温度低于周围环境温度时表面冷凝形成小水珠时，小水珠在镀有SiO2-TiOx-SnSbOx-TiO2-ZrO2复合膜层的玻璃基片表面更容易铺展，接触角为0°，实现表面超亲水性，不出现雾化现象，从而保证玻璃基片的透光率达91％以上，并且膜层表面铅笔硬度达6H。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述超亲水、高耐磨膜层的层级结构示意图。
图2为本发明所述磁控溅射镀膜设备结构示意图。
图中的附图标记为：
1-真空腔室；2-加热棒；3-样品支架旋转台；4-样品架；5-第一Si靶位；6-第二Si靶位；7-TiO2靶位；8-导电ZrOx靶位；9-SnSb平面靶位。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种超亲水、高耐磨膜层的制备方法，包括如下步骤：
(1)将超白玻璃基片浸入无水酒精中进行超声清洗10min，然后在60℃环境温度下进行烘干处理，得玻璃基材，再将玻璃基材置入磁控溅射镀膜设备真空腔室中的样品架上，该样品架位于样品支架旋转台上部，具有旋转功能，能够保证镀膜过程中膜层的均匀性；
(2)采用真空等离子热喷涂法制备纯度为99.99％的高纯Si靶材，采用等离子热喷涂法制备纯度为99.9％的TiO2靶材，采用熔铸法制备锑含量为2％的SnSb合金靶材，采用等离子喷涂法制备纯度为99.9％的导电ZrOx靶材，对应作为Si、Sn、Sb、Ti、Zr元素的来源，并置于所述镀膜设备内部腔室的对应靶位(Si靶材置于第一Si靶位和第二Si靶位，TiO2靶材置于TiO2靶位，导电ZrOx靶材置于导电ZrOx靶位，SnSb合金靶材置于SnSb平面靶位)；其中靶材采用Φ155/135x300mm的旋转靶材作为Si、Ti、Zr元素来源，通过调整中频电源的功率控制各靶材的溅射率；采用3英寸平面靶作为Sn、Sb元素来源，调节直流电源的功率控制SnSb靶材的溅射率；
(3)将真空腔室抽真空至10-4Pa，开启加热***，采用加热棒对腔室和玻璃基片进行加热至温度为80℃，完成后以20sccm的流量通入氩气，打开各靶位电源，功率设定为2kW，当氩气的真空压力为10-3Pa时，对腔室和靶材基体进行逐个轰击清洗，辉光清洗完毕后关闭电源；
(4)通入氧气，氧气的体积百分比为10％，并设置样品架的旋转速度为2rpm，待真空腔室的气压达0.1Pa时，打开Si靶材控制电源，将电源调至2kW，沉积时间50s，得到氧化硅薄膜；关闭Si靶材控制电源，调节氧气百分比为20％，打开TiO2靶材的控制电源，将TiO2靶材的电源调至2kW，沉积时间为50s，得到氧化钛薄膜；关闭TiO2靶材控制电源，调节氧气百分比为50％，打开SnSb合金靶材控制电源，将电源调至80W，沉积时间50s，得到氧化锡锑薄膜；关闭SnSb靶材控制电源，调节氧气百分比为30％，打开TiO2靶材控制电源，将电源调至2kW，沉积时间为50s，得到氧化钛薄膜；关闭TiO2靶材控制电源，调节氧气百分比为20％，打开导电ZrOx靶材控制电源，将电源调至2kW，沉积时间50s，得到氧化锆薄膜；
(5)溅射完毕后，待腔室内温度降至25℃取出镀膜玻璃，即得镀膜完成的超亲水、高耐磨膜层。
实施例2
本实施例提供一种超亲水、高耐磨膜层的制备方法，包括如下步骤：
(1)将超白玻璃基片浸入无水酒精中进行超声清洗8min，然后在50℃环境温度下进行烘干处理，得玻璃基材，再将玻璃基材置入磁控溅射镀膜设备真空腔室中的样品架上，该样品架位于样品支架旋转台上部，能够保证镀膜过程中膜层的均匀性；
(2)采用真空等离子热喷涂法制备纯度为99.99％的高纯Si靶材，采用等离子热喷涂法制备纯度为99.9％的TiO2靶材，采用熔铸法制备锑含量为20％的SnSb合金靶材，采用等离子喷涂法制备纯度为99.9％的导电ZrOx靶材，对应作为Si、Sn、Sb、Ti、Zr元素的来源，并置于所述镀膜设备内部腔室的对应靶位(Si靶材置于第一Si靶位和第二Si靶位，TiO2靶材置于TiO2靶位，导电ZrOx靶材置于导电ZrOx靶位，SnSb合金靶材置于SnSb平面靶位)；其中靶材采用Φ155/135x300mm的旋转靶材作为Si、Ti、Zr元素来源，通过调整中频电源的功率控制各靶材的溅射率；采用3英寸平面靶作为Sn、Sb元素来源，调节直流电源的功率控制SnSb靶材的溅射率；
(3)将真空腔室抽真空至10-3Pa，开启加热***，采用加热棒对腔室和玻璃基片进行加热至温度为250℃，完成后以40sccm的流量通入氩气，打开各靶位电源，功率设定为6kW，当氩气的真空压力为10-1Pa时，对腔室和靶材基体进行逐个轰击清洗，清洗完毕后关闭电源；
(4)通入氧气，氧气的体积百分比为60％，并设置样品架的旋转速度为10rpm，待真空腔室的气压达0.5Pa时，打开Si靶材控制电源，将电源调至6kW，沉积时间250s，得到氧化硅薄膜；关闭Si靶材控制电源，调节氧气百分比为20％，打开TiO2靶材的控制电源，将TiO2靶材的电源调至6kW，沉积时间为150s，得到氧化钛薄膜；关闭TiO2靶材控制电源，调节氧气百分比为50％，打开SnSb合金靶材控制电源，将电源调至150W，沉积时间250s，得到氧化锡锑薄膜；关闭SnSb靶材控制电源，调节氧气百分比为30％，打开TiO2靶材控制电源，将电源调至6kW，沉积时间为250s，得到氧化钛薄膜；关闭TiO2靶材控制电源，调节氧气百分比为20％，打开导电ZrOx靶材控制电源，将电源调至6kW，沉积时间250s，得到氧化锆薄膜；
(5)溅射完毕后，待腔室内温度降至80℃取出镀膜玻璃，即得镀膜完成的超亲水、高耐磨膜层。
实施例3
本实施例提供一种超亲水、高耐磨膜层的制备方法，包括如下步骤：
(1)将超白玻璃基片浸入无水酒精中进行超声清洗9min，然后在55℃环境温度下进行烘干处理，得玻璃基材，再将玻璃基材置入磁控溅射镀膜设备真空腔室中的样品架上，该样品架位于样品支架旋转台上部，能够保证镀膜过程中膜层的均匀性；
(2)采用真空等离子热喷涂法制备纯度为99.99％的高纯Si靶材，采用等离子热喷涂法制备纯度为99.9％的TiO2靶材，采用熔铸法制备锑含量为10％的SnSb合金靶材，采用等离子喷涂法制备纯度为99.9％的导电ZrOx靶材，对应作为Si、Sn、Sb、Ti、Zr元素的来源，并置于所述镀膜设备内部腔室的对应靶位(Si靶材置于第一Si靶位和第二Si靶位，TiO2靶材置于TiO2靶位，导电ZrOx靶材置于导电ZrOx靶位，SnSb合金靶材置于SnSb平面靶位)；其中靶材采用Φ155/135x300mm的旋转靶材作为Si、Ti、Zr元素来源，通过调整中频电源的功率控制各靶材的溅射率；采用3英寸平面靶作为Sn、Sb元素来源，调节直流电源的功率控制SnSb靶材的溅射率；
(3)将真空腔室抽真空至5×10-4Pa，开启加热***，采用加热棒对腔室和玻璃基片进行加热至温度为50℃，完成后以30sccm的流量通入氩气，打开各靶位电源，功率设定为3.5kW，当氩气的真空压力为10-2Pa时，对腔室和靶材基体进行逐个轰击清洗，清洗完毕后关闭电源；
(4)通入氧气，氧气的体积百分比为35％，并设置样品架的旋转速度为6rpm，待真空腔室的气压达0.3Pa时，打开Si靶材控制电源，将电源调至4kW，沉积时间150s，得到氧化硅薄膜；关闭Si靶材控制电源，调节氧气百分比为20％，打开TiO2靶材的控制电源，将TiO2靶材的电源调至4kW，沉积时间为100s，得到氧化钛薄膜；关闭TiO2靶材控制电源，调节氧气百分比为50％，打开SnSb合金靶材控制电源，将电源调至110W，沉积时间150s，得到氧化锡锑薄膜；关闭SnSb靶材控制电源，调节氧气百分比为30％，打开TiO2靶材控制电源，将电源调至4kW，沉积时间为150s，得到氧化钛薄膜；关闭TiO2靶材控制电源，调节氧气百分比为20％，打开导电ZrOx靶材控制电源，将电源调至4kW，沉积时间150s，得到氧化锆薄膜；
(5)溅射完毕后，待腔室内温度降至55℃取出镀膜玻璃，即得镀膜完成的超亲水、高耐磨膜层。
为了验证所述超亲水、高耐磨膜层的技术指标，对实施例3所得膜层进行测试，结果如表1所示。
表1技术检测标准
检测项目 实施例3
接触角 0°
是否出现雾化现象 否
透光率 91％
膜层表面铅笔硬度 6H
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超亲水、高耐磨膜层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将玻璃基片进行清洗、烘干，得玻璃基材，并置于镀膜设备内部腔室；
(2)选取高纯Si靶材、SnSb合金靶材、TiO2靶材和导电ZrOx靶材作为Si、Sn、Sb、Ti、Zr元素的来源，并置于所述镀膜设备内部腔室；
(3)将所述镀膜设备内部腔室抽真空，并对腔室和玻璃基材进行加热，完成后通入氩气，再对腔室和靶材进行辉光清洗；
(4)通入氧气，待腔室内气压达设定值后，依次在玻璃基材表面溅射Si靶材、TiO2靶材、SnSb合金靶材、TiO2靶材和导电ZrOx靶材，得表面具有多层复合膜的镀膜玻璃；
(5)溅射完毕后，取出步骤(4)所得镀膜玻璃，即得真空溅射镀膜完成的超亲水、高耐磨膜层。
2.根据权利要求1所述超亲水、高耐磨膜层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述玻璃基片为超白玻璃基片。
3.根据权利要求1所述超亲水、高耐磨膜层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，采用真空等离子热喷涂法制备所述高纯Si靶材；采用等离子热喷涂法制备所述TiO2靶材；采用熔铸法制备所述SnSb合金靶材；采用等离子喷涂法制备所述导电ZrOx靶材。
4.根据权利要求1所述超亲水、高耐磨膜层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述抽真空至10-4～10-3Pa；所述加热至80～250℃；当氩气的真空压力为10-1～10-3Pa时，开始辉光清洗。
5.根据权利要求1所述超亲水、高耐磨膜层的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述氧气的体积百分比为10～60％；所述气压的设定值为0.1～0.5Pa。
6.根据权利要求1所述超亲水、高耐磨膜层的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，依次溅射靶材的具体操作为：打开Si靶材控制电源，将电源调至2～6kW，沉积时间50～250s，得到氧化硅薄膜；关闭Si靶材控制电源，调节氧气气体流量，打开TiO2靶材的控制电源，将TiO2靶材的电源调至2～6kW，沉积时间为50～150s，得到氧化钛薄膜；关闭TiO2靶材控制电源，调节氧气气体流量，打开SnSb合金靶材控制电源，将电源调至80～150W，沉积时间50～250s，得到氧化锡锑薄膜；关闭SnSb靶材控制电源，调节氧气气体流量，打开TiO2靶材控制电源，将电源调至2～6kW，沉积时间为50～250s，得到氧化钛薄膜；关闭TiO2靶材控制电源，调节氧气气体流量，打开导电ZrOx靶材控制电源，将电源调至2～6kW，沉积时间50～250s，得到氧化锆薄膜。
7.根据权利要求1所述超亲水、高耐磨膜层的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，溅射完毕后，待腔室内温度降至25～80℃时，取出镀膜玻璃。
8.权利要求1～7任一所述制备方法得到的超亲水、高耐磨膜层。
9.根据权利要求8所述超亲水、高耐磨膜层，其特征在于，所述膜层共有5层，与玻璃基材直接接触的为最底层，从最底层至顶层依次为SiO2薄膜层、TiOx薄膜层、SnSbOx薄膜层、TiO2薄膜层与ZrO2薄膜层。
10.根据权利要求9所述超亲水、高耐磨膜层，其特征在于，所述SiO2薄膜层厚度为20～40nm，TiO2膜层与TiOx薄膜层厚度均为8～30nm，SnSbOx薄膜层厚度为50～100nm，ZrO2薄膜层厚度为10～50nm。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115403275A (zh) * 2022-09-26 2022-11-29 咸宁南玻节能玻璃有限公司 玻璃保护液、玻璃保护液制备方法、玻璃保护液成膜方法
CN116103619A (zh) * 2022-10-27 2023-05-12 重庆文理学院 一种氧化硅薄膜制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1053980A1 (en) * 1999-04-22 2000-11-22 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Low emissivity glass, glass articles made of low emissivity glass, and method of manufacturing low emissivity glass
WO2001028949A1 (en) * 1999-10-20 2001-04-26 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Glass sheet with metal oxide film, method of manufacturing the same, and double-glazing unit using the same
CN1673147A (zh) * 2004-03-26 2005-09-28 秦皇岛耀华玻璃股份有限公司 具有红外反射和自洁功能的复合薄膜玻璃
CN102582137A (zh) * 2012-01-13 2012-07-18 苏州羿日新能源有限公司 自清洁防雾元件及其制造方法
CN104178047A (zh) * 2014-08-20 2014-12-03 昆山博益鑫成高分子材料有限公司 一种柔性透明纳米隔热膜以及其制备方法
CN108034285A (zh) * 2018-01-09 2018-05-15 南昌大学 一种常温固化型纳米自清洁减反射涂覆液及其制备方法
CN108490511A (zh) * 2017-12-21 2018-09-04 山东非金属材料研究所 一种增透复合薄膜

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1053980A1 (en) * 1999-04-22 2000-11-22 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Low emissivity glass, glass articles made of low emissivity glass, and method of manufacturing low emissivity glass
WO2001028949A1 (en) * 1999-10-20 2001-04-26 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Glass sheet with metal oxide film, method of manufacturing the same, and double-glazing unit using the same
CN1673147A (zh) * 2004-03-26 2005-09-28 秦皇岛耀华玻璃股份有限公司 具有红外反射和自洁功能的复合薄膜玻璃
CN102582137A (zh) * 2012-01-13 2012-07-18 苏州羿日新能源有限公司 自清洁防雾元件及其制造方法
CN104178047A (zh) * 2014-08-20 2014-12-03 昆山博益鑫成高分子材料有限公司 一种柔性透明纳米隔热膜以及其制备方法
CN108490511A (zh) * 2017-12-21 2018-09-04 山东非金属材料研究所 一种增透复合薄膜
CN108034285A (zh) * 2018-01-09 2018-05-15 南昌大学 一种常温固化型纳米自清洁减反射涂覆液及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115403275A (zh) * 2022-09-26 2022-11-29 咸宁南玻节能玻璃有限公司 玻璃保护液、玻璃保护液制备方法、玻璃保护液成膜方法
CN116103619A (zh) * 2022-10-27 2023-05-12 重庆文理学院 一种氧化硅薄膜制备方法

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