射頻磁控濺射法制備VO-,2-熱致變色鍍膜玻璃及其表征.pdf

1、VO2在68℃附近能發(fā)生半導(dǎo)體＝金屬相變。VO2薄膜的光電性質(zhì)、特別是近紅外光透過(guò)率在相變點(diǎn)發(fā)生突變，因此VO2成為了一種可以根據(jù)溫度控制太陽(yáng)光透過(guò)率的智能窗鍍膜材料。本文采用反應(yīng)磁控濺射法，分別利用還原退火及直接濺射沉積兩種方法嘗試制備了VO2薄膜，并最終在較低沉積溫度下(300℃)成功制備出了具有良好相變性能的VO2薄膜，這是本文的獨(dú)到和創(chuàng)新之處。 本文重點(diǎn)研究了氧分壓變化及熱處理?xiàng)l件對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)與性能的影響，并討論了玻璃基

2、片上預(yù)鍍Si02膜對(duì)熱處理過(guò)程中薄膜結(jié)構(gòu)及性能的影響。在基片為300℃時(shí)，制備了不同厚度的VO2相變薄膜，研究了不同厚度下薄膜結(jié)構(gòu)及光電性能的變化。得到的結(jié)論如下： 1)隨著濺射工作氣體中氧分壓的增加，薄膜沉積速率逐漸降低；當(dāng)氧分壓增大至3％左右時(shí)，薄膜的沉積速率趨于穩(wěn)定。隨著氧分壓的增加，薄膜中低價(jià)釩氧化物的成分逐漸減少，V2O5的含量逐漸增加，薄膜的方塊電阻也隨之增大；當(dāng)氧分壓增大至1.72％時(shí)，薄膜中只含有V2O5成分。常

3、溫下，濺射沉積得到的氧化釩薄膜均為非晶態(tài)，不具備相變性能。 2)Na+阻礙了氧化釩薄膜的析晶。在普通載玻片上預(yù)先鍍一層SiO2膜，能在熱處理過(guò)程中有效阻擋基片中Na+向氧化釩薄膜中擴(kuò)散。在鍍有Si02膜的載玻片上濺射沉積了V2O5薄膜，再在450℃還原氣氛中熱處理，熱處理后薄膜結(jié)晶良好；隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，薄膜中V的價(jià)態(tài)逐漸降低，但并未發(fā)現(xiàn)VO2成分，薄膜的方塊電阻隨熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)先減小而后增大。 3)在基片溫度為3

4、00℃時(shí)，成功地沉積制備出了具有半導(dǎo)體—金屬相變性質(zhì)的VO2薄膜，薄膜的晶體結(jié)構(gòu)在常溫下為單斜畸變四方相金紅石型。隨著濺射時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒呈明顯的四方型，在(011)方向具有明顯擇優(yōu)取向。VO2薄膜方塊電阻的變化率｛Lg△R(26℃/90℃)}由濺射沉積5分鐘時(shí)的0.65個(gè)數(shù)量級(jí)提高到35分鐘時(shí)的2.78個(gè)數(shù)量級(jí)，熱滯回線趨于陡峭，相變溫度逐漸升高；隨著濺射時(shí)間的延長(zhǎng)，薄膜的可見(jiàn)光透過(guò)率依次降低(由37％降低到3％)，所有的樣品均表現(xiàn)出