JPH03215304A - 高温超伝導薄膜の作成方法 - Google Patents
高温超伝導薄膜の作成方法Info
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- JPH03215304A JPH03215304A JP2007571A JP757190A JPH03215304A JP H03215304 A JPH03215304 A JP H03215304A JP 2007571 A JP2007571 A JP 2007571A JP 757190 A JP757190 A JP 757190A JP H03215304 A JPH03215304 A JP H03215304A
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- superconducting thin
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
高温超伝導薄膜の作成方法に関し.
基板を加熱しながら基板に酸化物を堆積し,直接高温超
伝導薄膜を作成することを目的とし,基板を下面から加
熱しながら上面に酸化物を堆積する高温超伝導薄膜の作
成方法であって,下面に輻射熱を吸収する被膜を形成し
た基板を用いる高温超伝導薄膜の作成方法により構成す
る。
伝導薄膜を作成することを目的とし,基板を下面から加
熱しながら上面に酸化物を堆積する高温超伝導薄膜の作
成方法であって,下面に輻射熱を吸収する被膜を形成し
た基板を用いる高温超伝導薄膜の作成方法により構成す
る。
また,下面に基板主体の屈折率より小さい屈折率を有す
る被膜を形成した基板を用いる高温超伝導薄膜の作成方
法により構成する。
る被膜を形成した基板を用いる高温超伝導薄膜の作成方
法により構成する。
また,下面に光の鏡面反射を抑える凹凸を形成した基板
を用いる高温超伝導薄膜の作成方法により構成する。
を用いる高温超伝導薄膜の作成方法により構成する。
本発明は高温超伝導薄膜の作成方法に関する。
高温超伝導体は通常の金属超伝導体に比べ超伝導転移温
度が高いこと,キャリア密度が小さいこと,さらにキャ
リアにp型,n型があること等から,これらの特長を生
かしたデバイスが期待される。しかしながら,このよう
なデバイスを実現するためには,表面が平滑で,かつ超
伝導特性の優れた高温超伝導薄膜が要求される。
度が高いこと,キャリア密度が小さいこと,さらにキャ
リアにp型,n型があること等から,これらの特長を生
かしたデバイスが期待される。しかしながら,このよう
なデバイスを実現するためには,表面が平滑で,かつ超
伝導特性の優れた高温超伝導薄膜が要求される。
このような要求を満たす薄膜の作成方法としては,膜の
堆積と同時に結晶化を進める必要があり,そのためには
結晶化を起こさせるための基板加熱が必要である。
堆積と同時に結晶化を進める必要があり,そのためには
結晶化を起こさせるための基板加熱が必要である。
代表的な高温超伝導体として, YIBazCu30
x系,BiSrCaCuO x系, TIBaCaCu
O x系がある。これらはいずれも良質な薄膜を得るた
めには,基板をかなりの高温,例えば750℃にして酸
化膜を堆積する必要がある。
x系,BiSrCaCuO x系, TIBaCaCu
O x系がある。これらはいずれも良質な薄膜を得るた
めには,基板をかなりの高温,例えば750℃にして酸
化膜を堆積する必要がある。
基板としては,通常, Y.Ba,Cu30 .系では
,SrTiOaとMgOが, BiSrCaCuO x
系ではMgOが基板との格子不整合が小さいこと,また
拡散による超伝導膜の劣化が小さいこと等の理由から用
いられている。
,SrTiOaとMgOが, BiSrCaCuO x
系ではMgOが基板との格子不整合が小さいこと,また
拡散による超伝導膜の劣化が小さいこと等の理由から用
いられている。
従来,基板加熱を行うと,ヒータそのものは十分な高温
超伝導薄膜の結晶化温度,例えば800℃に達していて
も,基板の表面はその温度に達していないことが大きな
問題となっていた。
超伝導薄膜の結晶化温度,例えば800℃に達していて
も,基板の表面はその温度に達していないことが大きな
問題となっていた。
この原因として次の2点が考えられる。
■ヒータ面と基板面との熱接触が悪く,かつ基板自体の
熱伝導率が小さい。
熱伝導率が小さい。
■基板内に輻射熱が効率よ《入らない。
一般にMgO基板は両面を鏡面研磨するか,または酸化
膜を堆積する面のみを鏡面研磨し,反対面はへき開のま
まのものを用いている。
膜を堆積する面のみを鏡面研磨し,反対面はへき開のま
まのものを用いている。
成膜方法としては,スパッタ法,蒸着法,レーザアブレ
ーション法,CVD法等がある。
ーション法,CVD法等がある。
基板を加熱するヒータとしては,赤外線ランプヒー夕,
白金ヒータを用いたブロックヒー夕等が一般に用いられ
ている。
白金ヒータを用いたブロックヒー夕等が一般に用いられ
ている。
熱伝導によって加熱する時には,ヒータと基板との熱接
触が重要であり,さらに,基板自体の熱伝導率も重要と
なる。MgOの熱伝導率はCu等の金属のそれと比べる
と1/1 0程度であり,熱伝導による加熱の効率はあ
まりよ《ない。
触が重要であり,さらに,基板自体の熱伝導率も重要と
なる。MgOの熱伝導率はCu等の金属のそれと比べる
と1/1 0程度であり,熱伝導による加熱の効率はあ
まりよ《ない。
輻射熱による加熱では,下面に入射する光の強さI0と
高温超伝導薄膜が堆積する基板上面での光の強さ■の関
係が重要となる。下面での光の反射率をR,基板の光の
透過率をTとすると,Tは次式で表される。
高温超伝導薄膜が堆積する基板上面での光の強さ■の関
係が重要となる。下面での光の反射率をR,基板の光の
透過率をTとすると,Tは次式で表される。
T=I/Io = (1−R)” exp (−μd)
ここで,μは基板の吸収係数,dは基板の厚さである。
ここで,μは基板の吸収係数,dは基板の厚さである。
通常,高温超伝導薄膜を作成する800℃前後でのヒー
タから出る光の波長はlμm前後のいわゆる近赤外領域
であり,この領域でもMgOは透過性を保っていること
が知られている。これは基板の吸収係数μが小さいから
で,基板内では光の吸収が少な《,多くの光は高温超伝
導薄膜の方に透過してしまうことを意味している。
タから出る光の波長はlμm前後のいわゆる近赤外領域
であり,この領域でもMgOは透過性を保っていること
が知られている。これは基板の吸収係数μが小さいから
で,基板内では光の吸収が少な《,多くの光は高温超伝
導薄膜の方に透過してしまうことを意味している。
以上述べたように,熱伝導にしろ熱輻射にしろ,基板を
加熱昇温することはなかなか難しい。
加熱昇温することはなかなか難しい。
本発明は,基板を加熱する効率を高めること,あるいは
基板を透過する光をできるだけ多くして,基板上面に堆
積した酸化物を直接加熱する効果を高めることにより,
高温超伝導薄膜を作成する方法を提供することを目的と
する。
基板を透過する光をできるだけ多くして,基板上面に堆
積した酸化物を直接加熱する効果を高めることにより,
高温超伝導薄膜を作成する方法を提供することを目的と
する。
第1図乃至第3図は本発明の実施例■乃至実施例■を示
し,1,4.6は基板, la, 4aは基板主体,2
は酸化物,3は被膜であって輻射熱を吸収する被膜,5
は被膜であって屈折率の小さい被膜,7は凹凸であって
光の鏡面反射を抑える凹凸,8は赤外線ランプヒー夕を
表す。
し,1,4.6は基板, la, 4aは基板主体,2
は酸化物,3は被膜であって輻射熱を吸収する被膜,5
は被膜であって屈折率の小さい被膜,7は凹凸であって
光の鏡面反射を抑える凹凸,8は赤外線ランプヒー夕を
表す。
上記課題は,基板を下面から加熱しながら上面に酸化物
を堆積する高温超伝導薄膜の作成方法であって,下面に
輻射熱を吸収する被膜3を形成した基板lを用いる高温
超伝導薄膜の作成方法によって解決される。
を堆積する高温超伝導薄膜の作成方法であって,下面に
輻射熱を吸収する被膜3を形成した基板lを用いる高温
超伝導薄膜の作成方法によって解決される。
また,基板を下面から加熱しながら上面に酸化物を堆積
する高温超伝導薄膜の作成方法であって,下面に基板主
体4aの屈折率より小さい屈折率を有する被膜5を形成
した基板4を用いる高温超伝導薄膜の作成方法によって
解決される。
する高温超伝導薄膜の作成方法であって,下面に基板主
体4aの屈折率より小さい屈折率を有する被膜5を形成
した基板4を用いる高温超伝導薄膜の作成方法によって
解決される。
また,基板を下面から加熱しながら上面に酸化物を堆積
する高温超伝導薄膜の作成方法であって,下面に光の鏡
面反射を抑える凹凸7を形成した基板6を用いる高温超
伝導薄膜の作成方法によって解決される。
する高温超伝導薄膜の作成方法であって,下面に光の鏡
面反射を抑える凹凸7を形成した基板6を用いる高温超
伝導薄膜の作成方法によって解決される。
下面に輻射熱を吸収する被膜3を形成した基板lでは,
基板下面から基板を加熱する時,まず,被膜3が輻射熱
を吸収して昇温する。被膜3を基板主体1aに密着して
形成し,熱伝導により,基板lを加熱し,さらにそこか
らの熱伝導により基板1上面に堆積する酸化物2を加熱
する。さらに被膜3からの輻射熱が,基板lを透過して
基板1上面に堆積する酸化物2に吸収されるようにする
。
基板下面から基板を加熱する時,まず,被膜3が輻射熱
を吸収して昇温する。被膜3を基板主体1aに密着して
形成し,熱伝導により,基板lを加熱し,さらにそこか
らの熱伝導により基板1上面に堆積する酸化物2を加熱
する。さらに被膜3からの輻射熱が,基板lを透過して
基板1上面に堆積する酸化物2に吸収されるようにする
。
このようにじて,基板1上面に堆積する酸化物2の加熱
に伝導熱と輻射熱を有効に利用している。
に伝導熱と輻射熱を有効に利用している。
また,下面に基板主体4aの屈折率より小さい屈折率を
有する被膜5を形成した基板4を用いることにより,被
膜5に入射する光の反射率を減少させ,基板4中を透過
する光量を増し,基板4上面に堆積する酸化物2に吸収
される光量を増すことにより,酸化物2の加熱の効果を
上げている。
有する被膜5を形成した基板4を用いることにより,被
膜5に入射する光の反射率を減少させ,基板4中を透過
する光量を増し,基板4上面に堆積する酸化物2に吸収
される光量を増すことにより,酸化物2の加熱の効果を
上げている。
また,下面に光の鏡面反射を抑える凹凸7を形成した基
板6を用いることにより,入射する光の反射率を減少さ
せ,基板6中を透過する光量を増し,基板6上面に堆積
する酸化物2に吸収される光量を増すことにより,酸化
物2の加熱の効果を上げている。
板6を用いることにより,入射する光の反射率を減少さ
せ,基板6中を透過する光量を増し,基板6上面に堆積
する酸化物2に吸収される光量を増すことにより,酸化
物2の加熱の効果を上げている。
第4図は高温超伝導薄膜形成装置の模式図で,lは基板
,2は酸化物,8は赤外線ランプヒー夕,9はターゲッ
ト, 10はイオンビームガン, 11は真空チャンバ
を表す。このような装置を用いて,高温超伝導薄膜を形
成する実施例について説明する。
,2は酸化物,8は赤外線ランプヒー夕,9はターゲッ
ト, 10はイオンビームガン, 11は真空チャンバ
を表す。このような装置を用いて,高温超伝導薄膜を形
成する実施例について説明する。
実施例■
第1図は実施例Iを説明するための図である。
基板lは基板主体1aの下面に輻射熱を吸収する被膜3
の形成された基板であり,基板1の上面には酸化物2が
堆積する。8は赤外線ランプヒー夕である。
の形成された基板であり,基板1の上面には酸化物2が
堆積する。8は赤外線ランプヒー夕である。
基板主体1aとして厚さ300μmのMgO単結晶基板
を用い,下面に輻射熱を吸収する被膜3として金黒の薄
膜を形成する。形成方法は次の如《である。
を用い,下面に輻射熱を吸収する被膜3として金黒の薄
膜を形成する。形成方法は次の如《である。
スパッタにより,通常の真空より悪い状態,例えば,1
0−’〜lO−″Torr程度の真空で,金ターゲット
.Arガスを用い成膜する。真空度が悪いため,膜はグ
レイン成長が妨げられ,ランダムな配向の微粒子膜,い
わゆる黒化膜となる。膜厚は近赤外領域での吸収特性か
らその波長程度の厚さlμm程度とする。
0−’〜lO−″Torr程度の真空で,金ターゲット
.Arガスを用い成膜する。真空度が悪いため,膜はグ
レイン成長が妨げられ,ランダムな配向の微粒子膜,い
わゆる黒化膜となる。膜厚は近赤外領域での吸収特性か
らその波長程度の厚さlμm程度とする。
金ターゲットに替えて白金ターゲットを用い,白金黒の
薄膜を形成してもよい。
薄膜を形成してもよい。
ターゲット9として,Y+Baz Cua O xの焼
結体を用いる。
結体を用いる。
基板1とターゲット9を高温超伝導薄膜形成装置にセッ
トし,真空に排気した後,Arと02を導入し,Ar+
50%02の流量を1 5 secm,圧力を5XlO
””Paとする。赤外線ランプヒータ8により被膜3を
加熱して750℃とし,イオンビームガン10を作動さ
せてArイオンでターゲット9をたたき,スパッタを開
始した。基板1上面にはターゲット9からスパッタされ
た酸化物2が堆積する。堆積速度は8 nm/min程
度であり, 100nm堆積した時点で堆積をやめ,O
tを100 Torr導入して赤外線ランプヒータ8に
より加熱したまま,lθ〜30分保持した。
トし,真空に排気した後,Arと02を導入し,Ar+
50%02の流量を1 5 secm,圧力を5XlO
””Paとする。赤外線ランプヒータ8により被膜3を
加熱して750℃とし,イオンビームガン10を作動さ
せてArイオンでターゲット9をたたき,スパッタを開
始した。基板1上面にはターゲット9からスパッタされ
た酸化物2が堆積する。堆積速度は8 nm/min程
度であり, 100nm堆積した時点で堆積をやめ,O
tを100 Torr導入して赤外線ランプヒータ8に
より加熱したまま,lθ〜30分保持した。
形成された酸化膜2は,T。=85Kの超伝導特性を示
した。
した。
実施例■
第2図は実施例■を説明するための図で,4は基板.
4aは基板主体,5は被膜で屈折率の小さい被膜,8は
赤外線ランプヒー夕を表す。
4aは基板主体,5は被膜で屈折率の小さい被膜,8は
赤外線ランプヒー夕を表す。
基板主体4aとして厚さ300μmのMgO単結晶板を
用い,下面にMgOの屈折率より小さい屈折率を持つ材
料をコーティングする。
用い,下面にMgOの屈折率より小さい屈折率を持つ材
料をコーティングする。
反射防止の理論によると,屈折率ndの基板の上に屈折
率nl,厚さd1の反射防止膜をコートした時の反射率
は,光学膜厚rL+ d+がλ/4の奇数倍の時,次の
最小値をとる。
率nl,厚さd1の反射防止膜をコートした時の反射率
は,光学膜厚rL+ d+がλ/4の奇数倍の時,次の
最小値をとる。
Rlllll1 = (n+” nd) ”/ (n
+2+rl+ ) ”この値を小さ《するためには,n
l<ndなる材料を選べばよい。とりわけ+ n l
2=n dの時,この値は0となる。
+2+rl+ ) ”この値を小さ《するためには,n
l<ndなる材料を選べばよい。とりわけ+ n l
2=n dの時,この値は0となる。
MgOの屈折率は1.68であり,nl”=naを満足
するn1の値は1.30である。この値に近い屈折率を
持つ材料としては, C a F 2 (1.23),
Na F(1.34). L i F (1.35
), Mg F z(1.38)等がある。
するn1の値は1.30である。この値に近い屈折率を
持つ材料としては, C a F 2 (1.23),
Na F(1.34). L i F (1.35
), Mg F z(1.38)等がある。
また,MgOの屈折率より小さな屈折率を持つ材料の多
層コーティングを行ってもよい。
層コーティングを行ってもよい。
このような反射防止膜の形成された基板4を高温超伝導
薄膜形成装置にセットし,実施例Iと同様にして基板4
上に酸化物2を堆積した。
薄膜形成装置にセットし,実施例Iと同様にして基板4
上に酸化物2を堆積した。
これらのコーティング材料は近赤外領域では透明である
ので,赤外線ランプヒータ8から被膜5に入射した光は
反射することなく有効に基板4に取り込まれ,基板4上
面に堆積する酸化物2を加熱して,高温超伝導薄膜を形
成した。
ので,赤外線ランプヒータ8から被膜5に入射した光は
反射することなく有効に基板4に取り込まれ,基板4上
面に堆積する酸化物2を加熱して,高温超伝導薄膜を形
成した。
実施例■
第3図は実施例■を説明するための図で,2は酸化膜,
6は基板,7は凹凸であって光の鏡面反射を抑える凹凸
,8は赤外線ランプヒー夕を表す。
6は基板,7は凹凸であって光の鏡面反射を抑える凹凸
,8は赤外線ランプヒー夕を表す。
基板6として厚さ300μmのMgO単結晶板を用い,
下面をすりガラス状に加工して凹凸を作る。
下面をすりガラス状に加工して凹凸を作る。
この凹凸は光の鏡面反射を抑えて反射率を小さくする。
凹凸の大きさは,入射する近赤外領域の光波長のオーダ
ーとする時,効果が大きいので,数μmとする。
ーとする時,効果が大きいので,数μmとする。
この基板6を高温超伝導薄膜形成装置にセットし,実施
例■と同様にして基板6上に酸化物2を堆積した。赤外
線ランプヒータ8から凹凸7に入射した光は反射するこ
となく有効に基板6に取り込まれ,基板6上面に堆積す
る酸化物2を加熱して,高温超伝導薄膜を形成した。
例■と同様にして基板6上に酸化物2を堆積した。赤外
線ランプヒータ8から凹凸7に入射した光は反射するこ
となく有効に基板6に取り込まれ,基板6上面に堆積す
る酸化物2を加熱して,高温超伝導薄膜を形成した。
以上説明したように本発明によれば,基板上に酸化物を
堆積し,同時に直接加熱により,高温超伝導薄膜を形成
することができる。
堆積し,同時に直接加熱により,高温超伝導薄膜を形成
することができる。
第1図乃至第3図は実施例■乃至実施例■を説明するた
めの図, 第4図は高温超伝導薄膜形成装置の模式図である。 図において, lは基板, laは基板主体, 2は酸化物, 3は被膜であって輻射熱を吸収する被膜,4は基板,
4aは基板主体, 5は被膜であって屈折率の小さい被膜,6は基板, 7は凹凸であって光の鏡面反射を抑える凹凸,8は赤外
線ランプヒー夕, 9はターゲット, 10はイオンビームガン, 11は真空チャンバ す施イソ・j丁 名1図 定施例■ 舅 2 図 猶 3 l 誹気 r4人 高温超イ4月更づ〃気装置のl1と図 焔 4 M
めの図, 第4図は高温超伝導薄膜形成装置の模式図である。 図において, lは基板, laは基板主体, 2は酸化物, 3は被膜であって輻射熱を吸収する被膜,4は基板,
4aは基板主体, 5は被膜であって屈折率の小さい被膜,6は基板, 7は凹凸であって光の鏡面反射を抑える凹凸,8は赤外
線ランプヒー夕, 9はターゲット, 10はイオンビームガン, 11は真空チャンバ す施イソ・j丁 名1図 定施例■ 舅 2 図 猶 3 l 誹気 r4人 高温超イ4月更づ〃気装置のl1と図 焔 4 M
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 〔1〕 基板を下面から加熱しながら上面に酸化物を堆
積する高温超伝導薄膜の作成方法であって、下面に輻射
熱を吸収する被膜(3)を形成した基板(1)を用いる
ことを特徴とする高温超伝導薄膜の作成方法。 〔2〕 基板を下面から加熱しながら上面に酸化物を堆
積する高温超伝導薄膜の作成方法であって、下面に基板
主体(4a)の屈折率より小さい屈折率を有する被膜(
5)を形成した基板(4)を用いることを特徴とする高
温超伝導薄膜の作成方法。 〔3〕 基板を下面から加熱しながら上面に酸化物を堆
積する高温超伝導薄膜の作成方法であって、下面に光の
鏡面反射を抑える凹凸(7)を形成した基板(6)を用
いることを特徴とする高温超伝導薄膜の作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007571A JPH03215304A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 高温超伝導薄膜の作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007571A JPH03215304A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 高温超伝導薄膜の作成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215304A true JPH03215304A (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=11669499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007571A Pending JPH03215304A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 高温超伝導薄膜の作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03215304A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0657412A (ja) * | 1992-03-30 | 1994-03-01 | Anelva Corp | Pzt薄膜の作製方法及びスパッタリング装置 |
| US5900391A (en) * | 1996-08-12 | 1999-05-04 | Advanced Mobile Telecommunication Technology Inc. | High temperature superconducting thin film deposition method |
| JP2007107075A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導体薄膜の製造方法 |
-
1990
- 1990-01-16 JP JP2007571A patent/JPH03215304A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0657412A (ja) * | 1992-03-30 | 1994-03-01 | Anelva Corp | Pzt薄膜の作製方法及びスパッタリング装置 |
| US5900391A (en) * | 1996-08-12 | 1999-05-04 | Advanced Mobile Telecommunication Technology Inc. | High temperature superconducting thin film deposition method |
| JP2007107075A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導体薄膜の製造方法 |
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