磁控溅射制备VO_2薄膜及其红外相变特性

采用直流磁控溅射法与氧化法热处理相结合的工艺,在Si基底上制备VO2薄膜,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)透射率测试,分析了VO2薄膜截面结构、晶相成分、成分价态及红外透射率相变特性。实验分析表明,采用直流磁控溅射与氧化热处理相结合的方法,可获得主要成分为具有明显择优取向单斜金红石结构VO2(011)晶体的氧化钒薄膜,其红外透射率具有明显相变特性,相变中心温度为57.5℃,3~5μm、8~12μm波段的红外透射率对比值达到99.5%,适合应用于红外探测器的激光防护研究。     

二氧化钒薄膜智能窗的研究进展

二氧化钒具有良好的半导体-金属相变特性,在常温下,二氧化钒的晶体结构为单斜晶系结构(M相),随着温度的升高达到相变温度,二氧化钒的晶型变成四方晶红石结构(R相),当温度降低到相变温度时,二氧化钒的晶型又变回单斜晶系结构(M相)。这种典型可逆热色特征,使二氧化钒成为当前建筑用智能窗材料的最佳选择。综述了近些年来制备VO_2薄膜的几种常用方法,并针对VO_2薄膜在热色智能窗应用方面存在的主要问题,从掺杂和复合薄膜结构两方面总结了提高VO_2薄膜性能的改进工艺,为推进VO_2薄膜智能窗的进一步研究提供了依据。     

云母衬底上W掺杂VO_2薄膜的光学和变色性能研究

在云母衬底上采用溶胶-凝胶法制备了掺钨VO2薄膜,采用XRD、SEM、FT-IR和色差等检测手段,对掺杂薄膜物相、表面形貌、相变温度和热致变色性能进行分析。结果表明,掺钨后其相变温度降低到室温以下,并保持良好的红外透过率随温度变化性能;相变前后颜色发生了改变,色差最大值为5.9。     

二氧化钒薄膜在智能窗方面应用研究

二氧化钒是一种热致变色材料，相变温度为68℃，相变前后二氧化钒光学性能有较大的变化，如二氧化钒对红外线透过率低温态时大，高温态时小，利用这一特点，在玻璃基体上沉积二氧化钒薄膜，可实现对汽车、建筑物、航天器等室内温度的自动调节，从而达到对太阳光能的智能化利用，节省地球能源，本文分析应用原理并且探讨相关问题。     

相变光透射特性具有窗口结构的VO2薄膜

利用无机溶胶凝胶法制备出具有优良热致相变光学特性的VO2薄膜,通过改变制备过程中的条件,发现在一定的制备参数下,可得到光透射性具有窗口形状的热致相变薄膜,该类薄膜相变前后在600～850nm范围出现显著透光度窗口状态化现象。利用XRD、XPS对相变光学特性具有窗口结构的薄膜和具有典型相变特性的薄膜进行对比分析,结果显示利用无机溶胶-凝胶法得到的薄膜表面没有衬底离子出现,衬底扩散离子主要存在于薄膜和衬底界面之间。通过对引起相变过程中光透射窗口状变化的原因进行讨论,得到薄膜在相变过程中出现透射光谱窗口状的变化是来源于V^3 和衬底扩散离子Na^ 的共同作用。     

掺杂VO_2的制备方法及其对性能的影响

VO2是一种温感相变材料,在68℃左右它从低温半导体相向高温金属相转变,同时其光学和电学性质发生突变.通过掺杂可以调整VO2的相变温度,掺杂VO2在建筑用节能窗等方面有广阔的应用前景.综述了掺杂VO2粉体和掺杂VO2膜的制备方法和性能,讨论和分析了制备方法、掺杂工艺、基片选择与预处理、掺杂离子性质、复合掺杂离子种类对VO2结构和性能的影响.指出化合价大于V4+的掺杂剂能使VO2相变温度降低,化合价小于V4+的掺杂剂能使VO2相变温度升高,化合价等于V4+的掺杂剂,其离子半径大于V4+的能使VO2的相变温度降低,离子半径小于V4+的能使VO2的相变温度升高.提出了掺杂VO2研究中存在的问题,对掺杂VO2的研究趋势进行了展望.     

二氧化钒薄膜的制备及光电性能研究进展

二氧化钒(M/R相)作为一种典型的热致相变材料,在诸多领域都有着广阔的应用。仅在68℃左右便可发生高温金属相-低温半导体相的完全可逆相变,且相变前后材料的光学、电学等特性均会发生明显变化。基于该特性,二氧化钒可应用于设计各种近红外和中红外调制器件,如“智能窗”、光学器件、军事防护器件等,并具有极高的实用价值。二氧化钒热致变色性能的优劣在很大程度上取决于薄膜的合成方法和制备过程中的参数调控,首先总结了关于二氧化钒相变机理的探索研究,其次重点概述了近几年二氧化钒薄膜制备方法的研究进展,包括磁控溅射法、脉冲激光沉积法、溶胶-凝胶法、分子束外延法和溶剂热/水热法等,并讨论了各种制备技术的优缺点。另外,在改善薄膜的热致变色性能方面,总结概述了掺杂和复合工艺对薄膜性能的影响。最后,对二氧化钒薄膜存在的问题及其未来的研究及应用方向进行了讨论与展望。     

掺钨二氧化钒薄膜的制备与分析

通过凋研国内外的各种制备方法,比较它们的优缺点后,选用磁控溅射法.在硅片上得到了电阻变化2个数量级的二氧化钒(VO2)薄膜.对薄膜进行电学性能的测试,结果表明:掺钨后二氧化钒薄膜的相变温度比纯的二氧化钒薄膜相变温度有所降低,掺钨后薄膜的近红外透射率也随之减小.通过X射线衍射和X射线光电子谱对薄膜的微观结构和组分进行了分析.     

二氧化钒薄膜在α-Al2O3衬底上的外延生长及其金属-半导体相变特性研究

利用ＸＲＤ及ＸＲＤ极图技术表征了用激光剥离技术生长的ＶＯ２薄膜。结果表明：在衬底温度为５００℃,氧气偏压６．６７Ｐａ的条件下,在α－Ａｌ２Ｏ３（１１２０）衬底上能实现ＶＯ２的二维外延生长。薄膜的结构除了与沉积工艺有关外,还和衬底的取向密切相关。     

W-Mo复合离子掺杂VO2薄膜热滞回线的热调制现象

以单晶Si(100)为基底,采用无机溶胶–凝胶法在其表面制备W-Mo复合离子掺杂VO2薄膜。采用SEM、XRD等手段分析了薄膜的表面形貌和晶体结构。在热驱动下,利用原位FTIR分析了W-Mo复合离子掺杂VO2薄膜半导体–金属相变性能。结果显示:单晶Si(100)表面VO2薄膜具有(011)择优生长取向,W6+、Mo6+取代了V4+在晶格中的位置,实现置换掺杂。热滞回线分析表明,与未掺杂VO2薄膜相比,V1-x-yMoxWyO2薄膜相变温度降低,滞后温宽减小,同时相变陡然性变差,相变温宽增大;在相变温度区间内,温度路径对红外透过率具有调制效果,其调制作用受原始热滞回线的制约。     

超亲水TiO_2/SiO_2复合薄膜的制备与表征

通过 ｓｏｌ－ｇｅｌ工艺在普通钠钙玻璃表面制备了均匀透明的 ＴｉＯ２／ＳｉＯ２复合薄膜．实验结果表明：在 ＴｉＯ２薄膜中添加 ＳｉＯ２,可以抑制薄膜中 ＴｉＯ２晶粒的长大,同时薄膜表面的羟基含量增加,水在复合薄膜表面的润湿角下降,亲水能力增强．当 ＳｉＯ２含量为 １０～２０ ｍｏｌ％时获得了润湿角为０°的超亲水性薄膜．     

二氧化钒薄膜的研究进展

系统总结了VO₂薄膜常用的制备方法,并针对目前热色智能窗用VO₂薄膜存在的问题,如透过率低、调节率不理想等,详细综述了提高VO₂薄膜性能的工艺改进途径,包括沉积减反层、加入折射率小的材料、掺杂等,以揭示改善VO₂薄膜的最佳途径,为推进VO₂智能窗的实用化提供依据。     

射频磁控共溅射制备超亲水TiO2/SiO2复合薄膜

采用射频磁控共溅射法制备了SiO2/TiO2复合薄膜,通过控制SiO2靶与TiO2靶的溅射时间可调节SiO2与TiO2的比例.所制备的SiO2/TiO2薄膜为锐钛矿结构.实验结果表明:SiO2的掺入降低了SiO2/TiO2复合薄膜的光催化能力,但却提高了薄膜的亲水性的维持时间.其中,掺入6%～13%SiO2的SiO2/TiO2复合薄膜,在紫外光照射30 min,接触角降到2°;停止照射后,在5天内接触角小于6°.     

单分子膜诱导化学/电化学沉积纳米复合薄膜的研究进展

介绍了以单分子膜为基底，化学／电化学沉积纳米复合薄膜的发展现状，并对该方法的制备原理、工艺条件、膜结构、及其表征方法进行了阐述，还对发展方向进行了展望。     

二氧化钒智能节能材料的溶液法制备与光学性能

VO2智能控温材料由于可随环境温度变化自主调节光波透反射特性,从而可以机敏地调整室内温度,实现冷热双向调节,达到冬天保暖、夏天保冷的效果,而备受关注,成为了下一代智能窗的首选材料.VO2材料研究需要解决以下问题:包括纯相M/R VO2的控制合成;相变温度的降低及其变化温度范围的调控;提高二氧化钒涂层的可见光透过率,以满足建筑的采光要求以及廉价可重复制备方法的开发等.报道了化学溶液制备方法的若干新结果,并指出廉价的化学溶液制备方法可能是VO2智能控温材料产业化应用的重要解决方案.     

MoO_3含量对VO_2薄膜电阻率变化的影响

研究了掺入MoO3时VO2薄膜电阻率的变化;建立了VO2薄膜电阻率突变数量级S随杂质含量变化的数学模型,进行了理论计算及与实测值的对比。结果表明,S随MoO3掺入量的增大而减小,采用该数学模型可以很好地预测S值的大小。     

真空还原制备的VO2热致相变薄膜Raman光谱和红外光谱研究

报道了利用真空还原制备的VO2薄膜的红外透射光谱和Raman光谱,并进行370－900nm波段的光透射测试以及900nm波长的热滞回线特性测试,表明所制备VO2薄膜具有优良的热致相变光学特性,结晶状态不同的薄膜其Raman谱位置有明显改变,室温时的红外光谱表现出较好的红外振动特性。讨论了薄膜结晶状态对Raman位移的影响以及VO2薄膜的红外光谱。     

SiO2／TiO2复合薄膜光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法在玻璃表面镀制了SiO2/TiO2复合薄膜,以SEM,XPS,UV-Vis等手段对其进行了表征;通过对亚甲基蓝的降解反应,研究了SiO2/TiO2复合薄膜在紫外光下的光催化性能。结果表明:在玻璃片上预镀SiO2层使TiO2薄膜中的Na 和Mg2 含量明显降低,同时,有利于TiO2薄膜中晶粒的长大,提高了光催化性能。     

热氧化法制备二氧化钒薄膜及其相变温度研究

采用直流磁控溅射在普通玻璃衬底上沉积金属V膜,然后在空气中热氧化制备VO2薄膜.用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X射线衍射光电子能谱仪(XPS)分析氧化温度对薄膜的微观结构、光学透过率、相变温度及其组分的影响.结果表明:金属V膜在空气中400℃热氧化1 h得到相变温...     

壳聚糖/淀粉/ZnO复合膜的制备与性能

目的以壳聚糖和玉米淀粉为主要成膜基质,以纳米ZnO为添加剂,研究复合膜的相关结构和性能。方法采用溶液共混法将壳聚糖溶液、淀粉糊化液及纳米ZnO质均混合,然后流延成膜,分析壳聚糖/淀粉的质量比和纳米ZnO的含量对复合膜力学性能、水蒸气透过率(WVP)的影响,并通过红外光谱、扫描电镜、X射线衍射和热重分析对复合膜的相关结构进行表征。结果当壳聚糖/淀粉质量比为1∶1,纳米ZnO质量分数为9%时,所得膜在各自体系中的性能较佳。结论壳聚糖和淀粉二者之间具有较好的相容性,纳米ZnO的加入能增强复合膜的力学性能,降低其水蒸气透过率,并提高复合膜的热稳定性。