热致变色VO2薄膜的制备及光学性能研究

利用等离子体发射光谱监测系统(PEM)控制钒的等离子强度,在石英基底上磁控溅射制备了VO2薄膜。采用XRD、XPS、SEM、紫外-可见-近红外分光光度计及傅立叶红外分光光度计研究薄膜的结构、光学及相变特性。结果表明,所制备的VO2薄膜具有(011)取向,VO2薄膜的热滞回线宽度为25℃,可见光透过率和太阳光调节率分别可达Tlum,l=34.1%、Tlum,h=35.3%和ΔTsol=6.8%,相变前后,红外光区的反射率变化最大值可达44.4%。     

VO2薄膜的制备及其热致相变特性研究

以双氧水和V2O5粉末为前驱体制备出V2O5溶胶,然后在云母基底上成膜,通过后续热处理退火得到优异相变性能的VO2薄膜。采用SEM、XRD分析薄膜形貌和微观结构,利用FT-IR等检测薄膜的光学性质。实验表明,VO2薄膜在云母基底上沿(011)晶面择优取向生长,颗粒生长致密且大小分布均匀。薄膜具有优异的相变陡然性,相变温度及滞后温宽都较低。在红外波段,相变前后透过率及反射率变化都较大,对红外光调节性能较好;在可见光波段,薄膜在相变前后都具有较高可见光透过率。     

合成条件对多孔VO2薄膜形貌和光学性能的影响

以云母(001)为衬底,采用无机溶胶-凝胶法,通过加入表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(CTAB),在不同条件下制备了多孔VO2薄膜。采用SEM、FT-IR等手段分析了薄膜的表面形貌和热致相变性能。结果表明,膜的热处理工艺参数等对薄膜的表面形貌、颗粒尺寸及光学性能有重要影响,多孔VO2薄膜的形成与退火温度、保温时间及退火环境有关。     

热致VO2薄膜在激光防护方面的应用研究

VO2是一种固态热致变色材料,它的晶态结构可以在半导体-金属-绝缘体之间可逆转变。介绍了VO2的相变特性,研究了氧化钒的相变机理。根据激光对光电探测器的损伤机理,研究了氧化钒薄膜对激光的智能防护,并对其进行了计算和分析。结果表明,当一束激光照射VO2薄膜防护的探测器时,VO2薄膜可以在激光对探测器造成损伤之前完成相变,从而保护探测器,因此可用于探测器针对强激光的智能防护。     

不同衬底上溅射TiO2薄膜的光学性能研究

在硅片和石英上利用射频溅射法沉积了TiO2薄膜,并分别在空气中进行了退火处理。利用椭偏光谱仪对硅片上薄膜进行了椭偏测试,利用紫外-可见分光光度计对石英上薄膜进行了透射光谱测试。利用解谱软件对椭偏谱和透射谱进行了建模解谱,获得了不同基片上薄膜在不同退火温度下的折射指数和消光系数,发现和TiO2块材的光学常数也有明显的区别。通过计算得到了系列薄膜的光学带隙,带隙值范围从3.35～3.88eV,可以为薄膜态TiO2体系的光学应用、设计和相关理论研究提供一定的依据。     

HfO2薄膜的制备与光学性能

采用射频磁控反应溅射法，以高纯热压HfO2陶瓷为靶材，在Si衬底上成功制备出HfO2薄膜。系统研究了工艺参数对薄膜沉积速率的影响规律，并对薄膜的光学性能进行了研究。结果表明，射频功率对薄膜沉积速率的影响最为明显，O2／Ar流量比和衬底温度对沉积速率的作用不明显，所制备薄膜的折射率较高在近红外波段趋于1．95，在500-1650nm波段范围内薄膜几乎无吸收，透过率较高。     

WO3/TiO2复合薄膜的制备及其电致变色性能

使用水热法在掺氟SnO₂涂覆的导电玻璃（FTO）基板上生长TiO₂纳米线,随后在TiO₂纳米线上采用水热法生长WO₃纳米线,制备出WO₃/TiO₂复合薄膜。通过循环伏安法（CV）、计时电流法（CA）、计时电量法（CC）等电化学测试技术研究了WO₃/TiO₂复合薄膜的电致变色性能;采用紫外分光光度计对薄膜的着色﹑漂白状态的响应时间进行测试。通过以上测试,计算得到了薄膜的循环稳定性﹑光调制﹑着色效率和切换时间（Y和X）等参数。结果显示WO₃/TiO₂复合薄膜的电致变色性明显提高,其中WO₃/TiO₂复合薄膜可逆性增加了6%,着色效率提高了40.96 cm2/C。      

Fe掺杂TiO2纳米多孔薄膜的制备及光学性质研究

将Fe掺杂的TiO2-PEG 2 000溶胶旋涂在玻璃基底上,经过退火处理后得到Fe掺杂TiO2纳米多孔薄膜。用场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、紫外可见分光光度计和荧光光谱仪分别对样品的形貌、物相结构以及光学特性进行了表征。结果表明:制备的Fe掺杂TiO2纳米多孔薄膜,表面微孔分布均匀,其光吸收边随着Fe掺杂浓度的增加发生了显著红移,当掺杂量为0.15 M时红移量达到最大,约150 nm,说明Fe掺杂可减小TiO2纳米多孔薄膜的光学带隙。此外,样品的光致发光测试结果显示,随着Fe掺杂浓度的逐渐增加,样品的发光强度呈先抑后扬的变化趋势,这说明Fe掺杂浓度对TiO2纳米薄膜光生电子-空穴对的复合几率亦有很大影响,只有当Fe掺杂浓度为0.10 M时,TiO2薄膜的光生载流子复合几率最低。可见,这是一个益于改善TiO2纳米多孔薄膜光电转换性能的优化参数。     

Na2S2O3浓度对共电沉积制备Cu2ZnSnS4薄膜性能的影响

采用电化学沉积的方法在SnO2透明导电玻璃基底上沉积Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜,在氮气保护下对其进行进一步硫化,研究了溶液中不同Na2S2O3浓度对沉积薄膜性质的影响。运用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见光分光光度计和拉曼光谱等手段分别对薄膜进行表征。实验结果表明:随着浓度的增加,薄膜的结构和光学特性逐渐变好。当Na2S2O3的浓度为0.11 mol/L时,制得理想的具有类黝锡矿结构的CZTS薄膜,光学带隙1.51 eV。     

反应溅射制备MoO3薄膜及其光学和电致变色性能研究

本文采用磁控溅射方法,通过金属钼靶材在Ar+O2气氛中反应溅射制备了氧化钼薄膜.在制备样品过程中改变反应气氛O2的流量,保持其它参数不变,得到不同的氧化钼薄膜.采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)方法对MoO3薄膜样品结构进行表征.XRD测试结果表明MoO3薄膜样品均为非晶结构.MoO3薄膜样品的光学性能和电致变色性能采用分光光度计进行测试研究.研究结果表明,当反应气氛O2/Ar流量比例为1:5时,所制备的样品具有较高的可见光透射率,可见光平均透射率为90%,并且电致变色性能较好,调色范围达到了66.94%.     

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。     

微波等离子体低温制备氮杂二氧化钒薄膜

选用V2O5为前驱物,通过在玻璃片上镀膜,采用微波等离子体增强法,在低温条件下,成功制备了氮杂二氧化钒薄膜.通过X射线衍射(XRD),FT-IR对样品进行表征,结果表明:合成的样品为多晶氮杂二氧化钒.相变温度测试结果表明:退火工艺可以降低相变温度,同时提高薄膜的结晶度;改变氮气流量,相变温度先降低后升高,当氮气流量为20ml/min时,相变温度可以降低至40℃.     

1.7MeV电子束在VO2热致相变薄膜中引起的结构和光电性能的变化

利用能量为1.7MeV,注量分别为10^13-10^15/cm^2的电子辐照VO2薄膜,采用XPS,XRD等测试手段对电子辐射前后的样品进行分析,并采用光透射性能和电光性能测试研究了电子辐照对样品相变过程中光电性能的影响,结果表明电子辐照在VO2薄膜中出现变价效应,产生新的X射线衍射峰,带来薄膜化学成分的变化,电子辐照在样品中产生的这些变化对VO2的热致相变特性有明显影响。     

CuInS2薄膜的制备及光学特性

真空共蒸发在玻璃衬底上制备CuInS2薄膜.研究不同Cu、In、S元素配比、不同热处理条件对薄膜的结构、化学计量比及光学性能的影响.实验结果给出:在元素配比中S的原子比x选择极为重要(实验选0.2≤x≤2),本实验Cu、In、S最佳原子比为1:0.1:1.2.用x(Cu).x(In):x(S)=1:0.1:1.2原子比...     

无机盐离子对多孔VO_2薄膜微观形貌及热致相变性能的影响

以云母(001)为衬底,采用无机溶胶-凝胶法,通过添加表面活性剂十二烷三甲基溴化铵(CTAB),以及加入同一元素族、不同粒径的无机盐离子Li+、Na+、K+和同一周期、不同价态的Na+、Mg2+、Al3+制备多孔VO2薄膜。采用SEM、FT-IR等手段分析薄膜的微观形貌特征和热致相变性能。结果表明,不同化合价、不同粒径的无机盐离子对多孔VO2薄膜的颗粒尺寸分布、微观形貌以及热致相变性能产生影响。     

二氧化钒薄膜微结构和光学相变特性

二氧化钒薄膜是最有前途应用到非制冷红外微测热辐射计的材料，它的特性与制备方法、化学计量比、结构和取向等有直接关系，仔细控制工艺参数是制备应用的VO2薄膜关键。研究中采用脉冲磁控反应溅射方法，通过精确地控制功率、氧分压、基底温度等关键工艺参数，在石英玻璃和硅片上制备VO2薄膜。利用X射线衍射和x射线光电子谱，分析了薄膜的成分、相结构、结晶和价态情况，用原子力显微镜表征了薄膜的微观结构，在光谱仪对VO2薄膜的高低温光学特性原位测量。结果表明，得到的VO2薄膜纯度高、相结构单一、结晶度、多晶生长。在波数2000cm^-1高低温透射变化达到51％。     

Preparation and optical properties of phase-change VO2 thin films

In this work, VO₂ thin films were prepared on three kinds of substrates by the sol-gel dipcoating method followed by heat treatment under vacuum. These thin films were analysed by x-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) techniques. The infrared and ultraviolet-visible spectra of the VO₂ thin films were also recorded during heating and cooling between room temperature and 100°C. The experimental results show that VO₂ thin films thus prepared exhibit thermally induced reversible phase transition, and the largest changes in transmittance and reflectivity are approximately 58 and 25%, respectively, in the case of vacuum heat treatment at 400°C and silica glass substrates. The refractive index (n) decreases and the absorption coefficient (k) increases when heating these thin films from room temperature to 100°C, and vice versa for cooling. The reasons why the optical constants and infrared absorption spectra change so remarkably are discussed.     

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。