MX2012003368A - Estructura multicapa reflectora de luz infrarroja. - Google Patents

Abstract

La invención proporciona una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja incluye un sustrato transparente. Una película de óxido impurificado se coloca en el sustrato transparente. Una capa aislada de óxido se coloca en la película de óxido impurificado, permitiendo de esta manera que la luz incidente sea incidente desde una superficie superior del sustrato transparente hacia el interior de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja.

Description

ESTRUCTURA MULTICAPA REFLECTORA DE LUZ INFRARROJA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja, y en particular, a una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de bajo costo y reflexión alta.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En años recientes, debido a la preocupación de ahorro de energía para edificios, se ha incrementado el desarrollo de materiales de edificación que ahorren energía. Se ha reportado, que para un edificio, se puede reducir aproximadamente el 30%~40% del uso del aire acondicionado a través de aparatos de ahorro de energía en edificios. Actualmente, el vidrio de baja emisividad, que es un tipo de aparato de ahorro de energía, se fabrica utilizando equipo y procesos de pulverización catódica en vacío. El vidrio de baja emisividad se construye mediante una película metálica y una película de óxido transparente, en donde un material principal de la película metálica comprende Ag, que refleja altamente la luz. Mientras tanto, la película de óxido transparente comprende principalmente Sn02, que también refleja altamente la luz infrarroja mientras mejora la transmitancia . Tener en cuenta que el vidrio de baja emisividad también puede combinar otras películas protectoras o permitir que las películas con el mismo consigan reflexión aún más alta. El vidrio de baja emisividad, sin embargo, es costoso, porque comúnmente, se requiere que se fabriquen más de 10 películas y el equipo y procesos de pulverización catódica son costosos. También, la fabricación del vidrio de baja emisividad es compleja y difícil. Adicionalmente, se utiliza un método de enchapado para formar la película metálica, lo que resulta en contaminación alta. En consecuencia, el vidrio de baja emisividad no se puede reciclar como vidrio transparente estándar, haciendo de esta manera que el vidrio de baja emisividad no sea amigable con el medio ambiente.

Por lo tanto, se desea una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja novedosa para resolver los problemas antes mencionados.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Se proporciona una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja. Una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja comprende un sustrato transparente. Una película de óxido impurificado (dopado) se coloca en el sustrato transparente. Una capa aislada de óxido se coloca en la película de oxido impurificado, permitiendo de esta manera que la luz incidente sea incidente desde una superficie superior del sustrato transparente hacia el interior de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroj a .

Se proporciona una descripción detallada en las siguientes modalidades con referencia a los dibujos de acompañamiento .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se puede entender más plenamente con la lectura de la descripción detallada y ejemplos siguientes haciendo referencia a los dibujos acompañamiento, en donde: La Figura 1 es una vista esquemática de una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de la invención.

La Figura 2 es una vista esquemática de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional.

La Figura 3 ilustra curvas de temperatura contratiempo en una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de la invención y la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja.

La Figura 4 ilustra una relación entre la longitud de onda y la transmitancia de una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de la invención .

La Figura 5 ilustra una relación entre la longitud de onda y la reflexión de una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de la invención .

La Figura 6 es una vista esquemática de otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de la invención.

La Figura 7 es un resultado de simulación que muestra una relación entre la longitud de onda y la transmitancia de otra modalidad ejemplar de una película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de la invención.

La Figura 8 ilustra una relación entre la longitud de onda y la transmitancia de otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de la invención .

La Figura 9 ilustra una relación entre la longitud de onda y la reflexión de otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de la invención .

La Figura 10 es una vista esquemática de un reflector de Bragg distribuido (DBR) .

Las Figuras lia y 11b son resultados de medición del índice reflector (n) y el coeficiente de extinción (k) de una película de Si02 de una modalidad ejemplar de una película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) .

Las Figuras 11c y lid son resultados de medición que muestran el índice reflector (n) y el coeficiente de extinción (k) de una película de Ti02 de una modalidad ejemplar de una película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) .

Las Figuras 12a a 12d son resultados de simulación que muestran una relación entre la longitud de onda y la reflexión de una modalidad ejemplar de una película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) de la invención con varios espesores, en donde la película de DBR tiene tres pares de películas de óxido.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción es un modo de llevar a cabo la invención. Esta descripción está hecha para el propósito de ilustrar los principios generales de la invención y no se debe tomar en un sentido de limitación. El alcance de la invención se determina de la mejor manera con referencia a las reivindicaciones adjuntas. Siempre que sea posible, se utilizan los mismos números de referencia en los dibujos y las descripciones para referirse a las mismas o similares partes .

La presente invención será descrita con respecto a modalidades particulares y con referencia a ciertos dibujos, pero la invención no está limitada a las mismas y solamente está limitada por las reivindicaciones. Los dibujos descritos son solamente esquemáticos y son no limitativos. En los dibujos, el tamaño de algunos elementos puede estar exagerado y no dibujado a escala para propósitos ilustrativos. Las dimensiones y dimensiones relativas no corresponden a las dimensiones reales para la práctica de la invención.

Se proporciona una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja utiliza una película de óxido altamente impurificado como un material de edificación de vidrio de ahorro de energía que tiene tanto buena transmitancia para una luz visible (esto es, una luz con longitudes de onda entre 700 nm y 2500 nm) y buena reflexión para luz infrarroja cercana. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja puede permitir que una luz incidente sea incidente desde una superficie superior de un sustrato transparente hacia el interior de la película de óxido altamente impurificado en la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja. Se puede conseguir eficiencia alta de reflexión debido a la alta concentración de impurificación de la película de óxido altamente impurificado .

La Figura 1 es una vista esquemática de una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a de la invención. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a puede comprender un sustrato transparente 200. Una película de óxido impurificado (dopado) 202 se coloca en el sustrato transparente 200. Una capa aislada de óxido 212 se coloca en la película de óxido impurificado 202, permitiendo de esta manera que la luz incidente 216 sea incidente desde una superficie superior del sustrato transparente 200 hacia el interior de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja. En una modalidad, el sustrato transparente 200 puede comprender un sustrato de vidrio, un sustrato de película de polímero, o un sustrato híbrido orgánico-inorgánico .

En una modalidad, la película de óxido impurificado 202 puede estar depositada en el sustrato transparente 200 mediante un método de pulverización química o quimiosíntesis atmosférica. En una modalidad, cuando se forma la película de óxido impurificado 202 mediante el método de pulverización química, un gas mezclado de, por ejemplo, un gas portador que comprende aire, oxígeno, nitrógeno y un gas reactivo que comprende Sn(OH)4, NH4F, LiF o Li(OH) puede producir pequeñas gotas de pulverización con un diámetro de entre unos 5 µ?? y 80 µ?a en el sustrato transparente 200 calentado al utilizar un atomizador con una frecuencia de resonancia entre aproximadamente 1.5 KHz y 2.6 Hz o una boquilla de pulverización de precisión con un diámetro de aproximadamente 10 nm bajo una temperatura de entre unos 360 °C y 460 °C, para formar la película de óxido impurificado 202. En una modalidad, la película de óxido impurificado 202 puede comprender una película de óxido de estaño (SnC>2) impurificado, por ejemplo, una película de óxido de estaño co-impurificado con litio y flúor (Li-F:SnC>2), una película de óxido de zinc impurificado con aluminio (Al:Zn02), una película de óxido de indio impurificado con estaño (Sn-In203) o una película de óxido de zinc impurificado con galio (Ga:Zn02) . En una modalidad, la película de óxido impurificado 202 es una película de Li-F:SnC>2, una concentración de impurificación de litio (Li) en la película de Li-F:Sn02 está entre aproximadamente 0.3 at% y 4.2 at% y una concentración de impurificación de flúor (F) en la película de Li-F:Sn02 está entre aproximadamente 0.1 at% y 2.5 at%. La película de óxido impurificado 202 se utiliza como una primera película reflectora de luz infrarroja 202, en donde la película de óxido impurificado 202 que refleja luz con longitudes de onda entre aproximadamente 1500 nm y 2500 nm puede tener un espesor que es menor que aproximadamente 2 µp?.

En una modalidad, la capa aislada de óxido 212 puede comprender una capa de óxido de tungsteno (W03-x) con un espesor de entre aproximadamente 100 nm y 5000 nm, o preferiblemente de entre aproximadamente 2000 nm y 3000 nm. La capa aislada de óxido 212 se puede utilizar para reflejar luz de longitudes de onda de una región de longitud de onda de luz infrarroja (por ejemplo, la capa de W03_x refleja luz de longitudes de onda de entre aproximadamente 800 nm y 1450 nm) que no se puede reflejar mediante la película de óxido impurificado 202, de tal manera que se mejora la reflexión de luz infrarroja para la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a.

La Figura 2 es una vista esquemática de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional 300 que sirve como una modalidad comparativa. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional 300 comprende una película de óxido impurificado 102 y una capa aislada de óxido 112 colocadas secuencialmente en un sustrato transparente 100. Una diferencia entre la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional 300 y una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a es que una luz incidente 116 es incidente desde una superficie superior de la capa aislada de óxido 112 hacia el interior de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional 300.

La Figura 3 ilustra curvas de temperatura contra tiempo de la película de óxido impurificado (película reflectora de luz infrarroja) 202 de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a y la película de óxido impurificado (película reflectora de luz infrarroja) 102 de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional 300. En la Figura 3, la curva 30 ilustra temperatura contra tiempo de la película de óxido impurificado (película reflectora de luz infrarroja) 102 de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional 300, y la curva 32 ilustra temperatura contra tiempo de la película de óxido impurificado (película reflectora de luz infrarroja 202) de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a. Como se muestra en la Figura 3, cuando la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a y la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional 300 son iluminadas por luz, la temperatura de la película de óxido impurificado (película reflectora de luz infrarroja) 202 de la estructura multicapa protectora de luz infrarroja 500a es menor que la de la película de óxido impurificado (película reflectora de luz infrarroja) 102 de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional 300. Una diferencia de temperatura entre la película de óxido impurificado (película reflectora de luz infrarroja) 202 de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a y la película de óxido impurificado (película reflectora de luz infrarroja) 102 de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional 300 puede ser de hasta unos 5 °C; especialmente después de ser iluminadas por un periodo de tiempo (después de aproximadamente 15 minutos) . Por lo tanto, la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a muestra excelente reflexión de calor.

La Figura 4 ilustra una relación entre la longitud de onda y la transmitancia (%) de una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a de la invención. La Figura 5 ilustra una relación entre la longitud de onda y la reflexión (%) de una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a de la invención. En esta modalidad, la película de óxido impurificado 202 de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a es una película de óxido de estaño coimpurificado con litio y flúor (Li-F:Sn02) con un espesor de aproximadamente 300 nm, y la capa aislada de óxido 212 es una capa de óxido de tungsteno ( 03_x) con un espesor de aproximadamente 3000 nm. En esta modalidad, el número total de películas de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a es dos. Como se muestra en las Figuras 4 y 5, se observa que la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a permite que una luz incidente 216 sea incidente desde una superficie superior del sustrato transparente 200 hacia el interior de la película de óxido impurificado 202 y la capa aislada de óxido 212 en secuencia, de tal manera que la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a puede tener un efecto reflector de aproximadamente 80% para la luz con longitudes de onda mayores que aproximadamente 800 nm. Adicionalmente , la película de óxido impurificado 202 formada de una película de óxido de estaño co-impurificado con litio y flúor (Li-F:Sn02> puede reflejar luz infrarroja de longitudes de onda de entre aproximadamente 1500 nm y 10 µp?. Además, la capa aislada de óxido 212 formado de una capa de óxido de tungsteno ( 03_x) puede reflejar luz infrarroja de longitudes de onda de entre unos 800 nm y 1450 nm. Por lo tanto, la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a puede reflejar efectivamente la luz infrarroja. También, como se muestra en la Figura 4, se observa que la transmitancia de una modalidad ejemplar de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a para la luz visible (longitud de onda entre aproximadamente 400 nm y 700 nm) es mayor que aproximadamente 60%.

En resumen, una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a tiene transmitancia para luz visible (longitud de onda entre aproximadamente 400 nm y 700 nm) de más de aproximadamente 60%, y refleja la mayor parte de la luz infrarroja cercana. Adicionalmente, una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a muestra excelente reflexión de calor. En particular, cuando la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a se ilumina después de aproximadamente 20 minutos, una temperatura de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a es menor que la de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional 300 por al menos unos 5 °C.

Se proporciona otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja, la cual utiliza una película de óxido fuertemente impurificado, por ejemplo, una película de óxido de estaño co-impurificado con litio y flúor (Li-F:Sn02, también denominado como Li-FTO) , como una primera capa de reflexión de luz infrarroja. La eficiencia de alta reflexión se puede alcanzar debido a una alta concentración de impurificación de la película de óxido fuertemente impurificado. Además, se deposita una película de laminación de SÍO2/TÍO2 en la película de óxido fuertemente impurificado. La película de laminación reflectora de SÍO2/TÍO2 utiliza un principio de reflector de Bragg distribuido (DBR, Distributed Bragg Reflector) para conseguir una reflexión alta para luz con una región específica de longitud de onda, de tal manera que la película de laminación reflectora de Si02/Ti02 puede extender el límite de longitud de onda de reflexión de la película de óxido fuertemente impurificado para la luz infrarroja. Otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja puede combinar características de los dos materiales (la película de óxido fuertemente impurificado y la película de laminación reflectora de S1O2/TÍO2) para formar una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de alta eficiencia, y la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja puede mejorar la utilidad de materiales de edificación de vidrio de ahorro de energía.

La Figura 6 es una vista esquemática de otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b de la invención. Como se muestra en la Figura 6, la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b puede comprender un sustrato transparente 200. Una película de óxido impurificado 202 se coloca en el sustrato transparente 200. Una capa aislada de óxido 212 se coloca en la película de óxido impurificado 202. Una película de óxido que reflector de Bragg distribuido (DBR) 210 se coloca sobre la capa aislada de óxido 212, permitiendo de esta manera que la luz incidente 216 sea incidente desde una superficie superior del sustrato transparente 200 hacia el interior de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b. En una modalidad, el sustrato transparente 200 puede comprender un sustrato de vidrio, un sustrato de película de polímero, o un sustrato híbrido orgánico-inorgánico . En una modalidad, la película de óxido impurificado 202 se puede depositar sobre el sustrato transparente 200 mediante un método de pulverización química o quimiosíntesis atmosférica. En una modalidad, cuando se forma la película de óxido impurificado 202 mediante el método de pulverización química, un atomizador con una frecuencia de resonancia entre aproximadamente 1.5 kHz y 2.6 Hz o una boquilla de pulverización de precisión con un diámetro de aproximadamente 10 nm puede producir pequeñas gotas de un gas mezclado de, por ejemplo, un gas portador que comprende aire, oxígeno, nitrógeno y un gas reactivo que comprende Sn(0H)4, NH4F, LiF o Li(OH), con un diámetro entre aproximadamente 5 µp? y 80 µp? en el sustrato transparente 200 calentado al utilizar bajo una temperatura de entre unos 360 °C y 460 °C, para formar la película de óxido impurificado 202. En una modalidad, la película de óxido impurificado 202 puede comprender una película de óxido de estaño impurificado, por ejemplo, una película de óxido de estaño co-impurificado con litio y flúor (Li-F:Sn02), una película de óxido de zinc impurificado con aluminio (Al:Zn02), una película de óxido de indio impurificado con estaño (Sn-In203) o una película de óxido de zinc impurificado con galio (Ga:Zn02). En una modalidad, la película de óxido impurificado 202 es una película de Li-F:Sn02, una concentración de impurificación de litio (Li) en la película de Li-F:Sn02 está entre aproximadamente 0.3 at% y 4.2 at%, y una concentración de impurificación de flúor (F) en la película de Li-F:Sn02 está entre aproximadamente 0.1 at% y 2.5 at%. La película de óxido impurificado 202 se utiliza como una primera película reflectora de luz infrarroja 202, en donde la película de óxido impurificado 202 que refleja luz con longitudes de onda entre aproximadamente 1500 nm y 2500 nm puede tener un espesor que es menor que aproximadamente 2 pm.

En una modalidad, la película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) 210 puede estar formada mediante un método químico de quimiosíntesis de sol-gel y un método de deposición química húmeda, por ejemplo, un método de pulverización química, de tal manera que la película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) 210 sirve como una segunda película de reflexión de luz infrarroja, en donde una temperatura de trabajo el método de pulverización química puede estar entre unos 100 °C y 300 °C. Alternativamente, la película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) 210 puede estar formada mediante un método de deposición química tal como un método de revestimiento por rotación o un revestimiento por inmersión. El método de deposición química utilizado para formar la película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) 210 puede controlar efectivamente los espesores de las películas respectivas en la película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) 210, de tal manera que las películas respectivas pueden tener distribución uniforme. Como se muestra en la Figura 6, la película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) 210 puede comprender una pluralidad de pares 208 de películas de óxido laminadas verticalmente y continuamente. Por ejemplo, la película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) 210 puede comprender al menos dos pares de películas de óxido, o preferiblemente dos a diez pares de películas de óxido. Cada uno de los pares 208 de películas de óxido comprende una película inferior de Ti02 204 y una película superior de S1O2 206. Para cada uno de los pares 208 de películas de óxido, el índice reflector (n) de la película inferior de TÍO2 204 está entre aproximadamente 1.9 y 2.7, y un espesor de la película inferior de Ti02 204 está entre aproximadamente 50 nm y 250 nm. Adicionalmente, el índice reflector (n) de la película superior de Si02 206 está entre aproximadamente 1.4 y 1.5, y un espesor de la película superior de Si02 206 está entre aproximadamente 50 nm y 250 nm.

La estructura y características de un reflector de Bragg distribuido (DBR) se describen específicamente en lo siguiente. La Figura 10 es una vista esquemática de un reflector de Bragg distribuido (DBR) 810. Hablando en general, el DBR se fabrica alternativamente mediante la laminación de un material de índice reflector alto 806 y un material de índice reflector bajo 804 en pares 808, en donde el material de índice reflector alto 806 y el material de índice reflector bajo 804 tienen ambos un espesor de un cuarto de una longitud de onda específica ?. Como se muestra en la Figura 10, cada par 808 sirve como un período del DBR 810. Por lo tanto, una reflectividad total del DBR 810 se define de acuerdo con el número de pares 808, una diferencia entre el material de índice reflector alto 806 y el material de índice reflector bajo 804 y condiciones de frontera. En consecuencia, ocurre una interferencia constructiva para una luz incidente reflejada del DBR 810 al ajustar diferencias de espesores y los índices reflectores entre el material de índice reflector alto 806 y el material de índice reflector bajo 804. Cada uno de los pares 208 de películas de óxido en la película de óxido del reflector de Bragg distribuido (DBR) 210, como se muestra en la Figura 6, escoge la película de TiC>2 204 como un material de índice reflector bajo y la película de Si02 206 como un material de índice reflector alto, en donde el índice reflector (n) de la película superior de Si02 206 está entre aproximadamente 1.4 y 1.5, y el índice reflector (n) de la película inferior de Ti02 204 está entre aproximadamente 1.9 y 2.7. Las Figuras lia y 11b son resultados de medición de un índice reflector (n) y un coeficiente de extinción (k) de una película de Si02 206 de una modalidad ejemplar de una película de óxido de reflector de Bragg distribuido 210. Las Figuras 11c y lid son resultados de medición que muestran el índice reflector (n) y el coeficiente de extinción (k) de una película de Ti02 204 de una modalidad ejemplar de una película de óxido de reflector de Bragg distribuido 210. A partir de los resultados de medición de las Figuras lia a lid, la película de Si02 206 de la película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) 210 tiene un índice reflector (n) de aproximadamente 1.46, y la película de Ti02 204 tiene un índice reflector (n) de aproximadamente 2.11. Por lo tanto, el índice reflector (n) de la película de Ti02 204 afecta significativamente el resultado de reflexión de la película de óxido de reflector de Bragg distribuido 210.

Las Figuras 12a a 12d son resultados de simulación que muestran una relación entre la longitud de onda y la reflexión de una modalidad ejemplar de una película de óxido de reflector de Bragg distribuido 210 de la invención con varios espesores, en donde la película de DBR 210 tiene tres pares de películas de óxido. Los espesores de la película de T1O2 204 y la película de S1O2 206 de los pares de películas de óxido mostrados en las Figuras 12a a 12d son 125 nm, 130 nm, 150 nm y 170 nm, respectivamente. A partir de los resultados de simulación mostrados en las Figuras 12a a 12d, la película de DBR 210 con las películas de óxido de 125 nm pueden reflejar efectivamente la luz de longitudes de onda entre aproximadamente 750 nm y 1000 nm, la película de DBR 210 con las películas de óxido de 130 nm pueden reflejar efectivamente la luz de longitudes de onda entre aproximadamente 800 nm y 1100 nm, la película de DBR 210 con las películas de óxido de 150 nm pueden reflejar efectivamente la luz de longitudes de onda entre aproximadamente 950 nm y 1200 nm, y la película de DBR 210 con las películas de óxido de 170 nm pueden reflejar efectivamente la luz de longitudes de onda entre aproximadamente 1050 nm y 1400 nm.

En una modalidad, la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b puede además comprender una capa aislada de óxido 212 colocada en la película de DBR 210 como se muestra en la Figura 6, en donde la capa aislada de óxido 212 pueden comprender una capa de óxido de tungsteno (W03-x) , y la capa aislada de óxido 212 pueden tener un espesor de entre aproximadamente 2000 nm y 3000 nm. La capa aislada de óxido 212 se puede utilizar para reflejar luz de la región de longitud de onda de la luz infrarroja (por ejemplo, la capa de W03-x puede reflejar luz de longitudes de onda de entre aproximadamente 800 nm y 1450 nm) que no se puede reflejar por la película de óxido impurificado 202 y la película de DBR 210, de tal manera que la reflexión de luz infrarroja se mejora para la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b.

La Figura 7 es un resultado de simulación que muestra una relación entre la longitud de onda y la transmitancia de otra modalidad ejemplar de una película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) 210 de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b de la invención. Debido a que el DBR es un tipo de cristal fotónico unidimensional, el DBR es una estructura compuesta mediante la laminación de al menos un par de materiales y dieléctricos, que tienen diferentes índices reflectores y espesores de un cuarto de una longitud de onda especifica. También, un diseño estructural del DBR resulta en prevenir que la luz de una región de longitud de onda especifica se transmita en el mismo, en donde la longitud de onda especifica se puede denominar como una banda fotónica prohibida. Por lo tanto, al controlar los índices reflectores y los espesores de las películas en la película de DBR, la región de longitud de onda de reflexión y la eficiencia son bien controladas. Como se muestra en la Figura 7, cuando la película de DBR 210 se construye mediante tres pares 208 de películas de óxido laminadas verticalmente y continuamente, y los espesores de la película de Ti02 204 (n = 2.5) y la película de Si02 206 (n = 1.5) son ambas de aproximadamente 150 nm, la película de DBR 210 puede reflejar efectivamente la luz de longitudes de onda de entre aproximadamente 800 nm y 1100 nm, en donde la transmitancia de la luz en longitudes de onda entre aproximadamente 800 nm y 1100 nm es menor que 0.3, de tal manera que la película de DBR 210 puede reflejar hasta un 70% de la luz infrarroja.

La Figura 8 ilustra una relación entre la longitud de onda y la transmitancia ( ) de otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b de la invención como se muestra en la Figura 6. La Figura 9 ilustra una relación entre la longitud de onda y la reflexión (%) de otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b de la invención como se muestra en la Figura 6. Otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b que se utiliza en las Figuras 8 y 9 se fabrican mediante los procesos siguientes. En una modalidad, la película de óxido impurificado 202 se puede depositar en el sustrato transparente 200 mediante un método de pulverización química o quimiosíntesis atmosférica. En una modalidad, cuando se forma la película de óxido impurificado 202 mediante el método de pulverización química, un atomizador con una frecuencia de resonancia entre aproximadamente 1.5 kHz y 2.6 MHz o una boquilla de pulverización de precisión con un diámetro de aproximadamente 10 nm puede producir pequeñas gotas de un gas mezclado de, por ejemplo, un gas portador que comprende aire, oxígeno, nitrógeno y un gas reactivo que comprende Sn(OH)4, NH4F, LiF o Li(OH), con un diámetro entre aproximadamente 5 µp\ y 80 ym en el sustrato transparente 200 calentado al utilizar bajo una temperatura de entre unos 360 °C y 460 °C, para formar la película de óxido impurificado 202. En una modalidad, la película de óxido impurificado 202 puede comprender una película de óxido de estaño impurificado, por ejemplo, una película de óxido de estaño co-impurificado con litio y flúor (Li-F:Sn02), una película de óxido de zinc impurificado con aluminio (Al:Zn02), una película de óxido de indio impurificado con estaño (Sn-In203) o una película de óxido de zinc impurificado con galio (Ga:Zn02) . En una modalidad, la película de óxido impurificado 202 es una película de Li-F:Sn02, una concentración de impurificación de litio (Li) en la película de Li-F:Sn02 está entre aproximadamente 0.3 at% y 4.2 at%, y una concentración de impurificación de flúor (F) en la película de Li-F:Sn02 está entre aproximadamente 0.1 at% y 2.5 at%. La película de óxido impurificado 202 se utiliza como una primera película reflectora de luz infrarroja 202, en donde la película de óxido impurificado 202 que refleja luz con longitudes de onda entre aproximadamente 1500 nm y 2500 nm puede tener un espesor que es menor que aproximadamente 2 µ??. A continuación, la película de óxido de reflector de Bragg distribuido (DBR) 210 se lamina sobre la película de óxido impurificado 202, en donde la película de DBR 210 se puede formar utilizando un método químico de quimiosíntesis de sol-gel para preparar una solución de agua de Si02 y una solución de agua de Ti02. Cuando se lleva a cabo el método químico de quimiosíntesis de sol-gel, se utiliza HC1 para controlar el valor de pH de la solución de agua de Si02, afectando de esta manera la velocidad de hidrólisis de la solución de agua de Si02. También, se puede agregar un surfactante apropiado para extender un tiempo de gel para evitar la aglomeración de Si02. Además, se controlan una temperatura de reacción de Ti02 y una cantidad de agua adicional para controlar la velocidad de hidrólisis de la solución de agua de Ti02, de tal manera que también se controlan una velocidad de disolución y la cantidad de núcleos separados fuera de la solución. Por lo tanto, el diámetro de los núcleos se controla con precisión. Finalmente, un revestidor por rotación que se utiliza para fabricar la estructura de la película de DBR comprende los pasos siguientes. (1) revestir una película de Si02 en un sustrato de vidrio limpio, en donde un espesor de la película de Si02 se controla para que esté entre aproximadamente 100 nm y 170 nm y se remueve un solvente innecesario de la solución de agua de Si02 a una temperatura de aproximadamente 300 °C para formar una película densa de Si02. (2) después, se reviste una película de Ti02 en la película densa de Si02, y un espesor de la película de Ti02 se controla para que esté entre aproximadamente 100 nm y 170 nm y se remueve un solvente innecesario de la solución de agua de Ti02 a una temperatura de aproximadamente 300 °C para formar una película densa de Ti02. Después, se repiten los pasos (1) y (2) para formar la película de DBR. Finalmente, la película de DBR se respalda por 5 horas a una temperatura de aproximadamente 500 °C mediante un proceso de respaldo (backing) , de tal manera que el Ti02 amorfo se puede transformar en un Ti02 cristalino. El proceso de respaldo mejora la reflexión de la película de DBR. Tener en cuenta que esta completa la descripción de otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b de la invención. En esta modalidad, la película de óxido impurificado 202 de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b es una película de Li-F:Sn02 con un espesor de aproximadamente 2300 nm. También, la película de DBR 210 de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b se construye mediante tres pares 208 de películas de óxido (seis capas en total) laminadas verticalmente y continuamente; y los espesores de la película de Ti02 204 (n = 2.5) y la película de Si02 206 (n = 1.5) está ambos entre aproximadamente 100 nm y 170 nm. Además, la capa aislada de óxido 212 de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b es una capa de óxido de tungsteno (W03-x) con un espesor de aproximadamente 3000 nm. El número total de películas de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b es ocho. Como se muestra en las Figuras 8 y 9, el efecto de reflexión de luz infrarroja de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b se contribuye mediante dos tipos de películas, que son la película de óxido impurificado 202 y la película de DBR 210, sin interferencia de una con la otra. También, el efecto de reflexión de luz infrarroja de los tres pares 208 de la película de DBR 210 para luz con longitudes de onda de entre aproximadamente 800 nm y 1000 nm puede ser de hasta un 70%. Además, la película de óxido impurificado 202 puede reflejar la luz infrarroja de longitudes de onda de entre aproximadamente 1500 nm y 10 µp?. Por otra parte, la capa aislada de óxido de W03_x 212 puede reflejar luz de longitudes de onda de entre aproximadamente 800 nm y 1450 nm. Por lo tanto, la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b puede reflejar efectivamente la luz infrarroja. Como se muestra en la Figura 8, la transmitancia de luz visible de otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b es mayor que el 60%.

En resumen, la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b tiene transmitancia para luz visible (longitud de onda entre aproximadamente 400 nm y 700 nm) de más de un 60%, y refleja la mayor parte de la luz infrarroja cercana. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b utiliza un concepto de una estructura combinada mediante el uso de una película de óxido fuertemente impurificado con alta eficiencia de reflexión de luz infrarroja como una primera capa de reflexión de luz infrarroja. También, una película de óxido de DBR colocada en la película de óxido fuertemente impurificado puede servir como una segunda capa de reflexión de luz infrarroja, permitiendo de esta manera que la luz incidente se hay incidente desde una superficie superior de la película de óxido de DBR hacia el interior de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja. La película de óxido de DBR se puede utilizar para mejorar la reflexión de luz infrarroja. Por lo tanto, la eficiencia de reflexión de luz infrarroja de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja se puede mejorar significativamente. El número total de películas de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b se puede controlar para que sea menos de seis debido a la estructura combinada, y el espesor total de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b se puede reducir a menos del de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja convencional. Adicionalmente , la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b fabricada mediante un método de deposición química húmeda simplifica los procesos de fabricación y ahora costos de fabricación. Por lo tanto, la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b se puede aplicar a materiales de edificación de vidrio de ahorro de energía, que sirven como una estructura de material de ahorro de energía para los productos de siguiente generación.

Se proporcionan modalidades ejemplares de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja. Una modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500a permite gue una luz incidente sea incidente desde una superficie superior de un sustrato transparente hacia el interior de la película de óxido fuertemente impurificado en la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja. Se puede conseguir eficiencia de reflexión alta debido a la alta concentración de impurificación de la película de óxido fuertemente impurificado. Adicionalmente, otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b utiliza una película de óxido fuertemente impurificado como una primera capa de reflexión de luz infrarroja. Además, otra modalidad ejemplar de una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b utiliza una película de reflector de Bragg distribuido (DBR) formada mediante una película de laminación reflectora de Si02/Ti02 como una segunda capa de reflexión de luz infrarroja. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja 500b combina las características de la primera y segunda capas de reflexión de luz infrarroja, reflejando efectivamente de esta manera la luz infrarroja de longitudes de onda de entre aproximadamente 800 nm y 10 µ?t?. También, la transmitancia de luz visible (longitud de onda de entre aproximadamente 400 nm y 700 nm) de las estructuras multicapa reflectoras de luz infrarroja 500a y 500b es mayor que aproximadamente 60%. Por lo tanto, las modalidades ejemplares de las estructuras multicapa reflectoras de luz infrarroja 500a y 500b pueden mejorar sustancialmente la utilización de materiales de edificación de vidrio de ahorro de energía.

Mientras que la invención ha sido descrita a manera de ejemplo y en términos de las modalidades preferidas, se debe entender que la invención no está limitada a las modalidades divulgadas. Por el contrario, se pretende que cubra varias modificaciones y acomodos similares (como sería aparente para aquellos experimentados en la materia) . Por lo tanto, el alcance de las reivindicaciones adjuntas se debe conceder a la interpretación más amplia con el fin de abarcar todas esas modificaciones y acomodos similares.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Una estructura multicapa reflectora de luz infrarroja, que comprende: un sustrato transparente; una película de óxido impurificado colocada sobre el sustrato transparente; y una capa aislada de óxido colocada sobre la película de óxido impurificado, permitiendo de esta manera que la luz incidente sea incidente desde una superficie superior del sustrato transparente hacia el interior de la estructura multicapa reflectora de luz infrarroja.

2. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de acuerdo con la reivindicación 1, además comprende una película de óxido de reflector de Bragg distribuido intercalada entre la película de óxido impurificado y la capa aislada de óxido.

3. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la película de óxido impurificado comprende una película de óxido de estaño co-impurificado con litio y flúor (Li-F:SnC>2) / una película de óxido de zinc impurificado con aluminio (Al:Zn02), una película de óxido de indio impurificado con estaño (Sn-In203) o una película de óxido de zinc impurificado con galio (Ga:Zn02).

4. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la película de óxido impurificado tiene un espesor que es más pequeño que 2 µ??.

5. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque la película de óxido de reflector de Bragg distribuido esta formada mediante la laminación de una pluralidad de pares de películas de óxido, y en donde cada uno de los pares de películas de óxido comprende una película inferior de Ti02 y una película superior de Si02.

6. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque la película de óxido de reflector de Bragg distribuido comprende de dos a diez pares de películas de óxido.

7. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque la película de Ti02 tiene un espesor de entre 50 nm y 250 nm .

8. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la película de Si02 tiene un espesor de entre 50 nm y 250 nm.

9. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la capa aislada de óxido comprende una capa de óxido de tungsteno (W03-x) , y la capa aislada de óxido tiene un espesor de entre aproximadamente 100 nm y 5000 nm.

10. La estructura multicapa reflectora de luz infrarroja de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque la capa de óxido de tungsteno (WC>3-X) tiene un espesor de entre aproximadamente 2000 nm y 3000 nm.