钨钒共溅热致变色薄膜的制备及其红外光学性能

为解决VO2薄膜相变温度过高,热滞回线温宽过大以及掺杂后红外透过率变低等问题,开展了低成本钨钒共溅热致变色薄膜制备工艺的探索。先在室温条件下采用磁控共溅射的方法于玻璃基片上制备得到含钨量为1.4%的金属薄膜,再在空气中采用后退火工艺使金属薄膜充分氧化为热致变色薄膜。对薄膜样品的物理结构和光学性能进行了分析,发现钨钒共溅没有改变VO2薄膜在玻璃表面择优取向生长,但显著改变了VO2薄膜的表面形貌特征。观察到钨钒共溅热致变色薄膜的相变温度较普通VO2薄膜从68℃降低至40℃,热滞回线温宽由6℃缩小为3℃,低温半导体相的红外透过率分别为62%和57%。结果表明,钨钒共溅可达到相变温度降低,热滞回线温宽变窄,掺杂前后红外透过率变化不大之目的。     

云母基VO_2薄膜光学开关及变色性能研究(英文)

采用溶胶凝胶及后退火工艺制备云母基底的二氧化钒薄膜,采用XRD、SEM、FTIR及色差研究薄膜的性能。FTIR结果表明:在金属-半导体相变过程中,薄膜在红外光区的透过率变化为77%;变色性能显示相变时薄膜从低温的黄褐色变为高温黄绿色,色差E*随温度的变化规律与光学开关性能类似,色差E*在相变过程中的最大值为11.31。     

溶胶-凝胶制备二氧化钒薄膜的价态研究

采用无机溶胶-凝胶法制备了VO2热致变色薄膜，利用XPS系统地研究了烘干温度、真空热处理温度以及溶胶浓度对VO2薄膜中钒价态的影响。结果表明，保持其它工艺参数不变，薄膜中V^5 被还原的程度随烘干温度和真空热处理温度升高而增大。当烘干温度、烘干时间和真空热处理时间以及真空气压相同时，随溶胶浓度减小，VO2薄膜中V^5 被还原程度存在真空热处理温度临界点，当溶胶浓度配比为1：4～1：3时，临界温度为480℃；溶胶浓度配比为1：3～1：2时，临界温度为400℃。制备高纯VO2薄膜的优化工艺参数组合为溶胶浓度配比1：3，250℃干燥2h后于450℃氢气还原3h(保持真空度为0．5Pa)。     

掺Mo纳米VO2粉体的相变特性研究

采用一种制备掺杂纳米VO2粉体的新方法获得掺Mo纳米V02粉体。用XRD，TEM，XPS手段对掺杂纳米VO2的结构进行了表征，并研究了掺杂V02的相变特性。结果表明，所制备的纳米VO2的尺寸约为26nm，形貌呈近球形。掺入的Mo以Mo^＋6的形式存在于VO2的晶格中，形成V1-x，MoxO2固溶体。掺杂纳米VO2粉体的电阻随温度的变化具有明显的开关特性。随掺入Mo含量的增加，VO2的相变温度呈线性下降，在6％MoO3的掺入量时，相变温度降为45℃。     

快速热处理温度对纳米结构二氧化钒薄膜相变特性的影响

采用射频磁控溅射方法在单晶硅基底表面制备了单一相纳米结构二氧化钒(VO_2)薄膜,相变幅度超过2个量级;利用快速热处理设备对VO_2薄膜进行热处理,研究氮气氛下快速热处理温度对VO_2相变特性的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、高精度透射电子显微镜和四探针测试仪对热处理前后薄膜的结晶结构、表面形貌和电学相变特性分别进行了测试。实验结果表明,快速热处理状态下,温度为300℃时,VO_2薄膜的电阻相变幅度由200倍增加到277倍,但是当温度超过350℃后,相变性能迅速变差,相变幅度由2个量级下降为小于1个量级,当温度超过500℃时,相变特性消失;热处理温度升高的过程中,单斜VO_2(011)结晶结构逐渐消失,薄膜的成分转变为V4O7;快速热处理过程中薄膜内的颗粒尺寸保持不变。研究结果将有助于增强对VO_2薄膜在温度差异大、变化速度快环境中的特性进行分析与应用。     

锶离子掺杂对NiO薄膜离子传输和电致变色性能的改善作用

电致变色材料在智能显示和军事伪装等领域具有非常重要的应用前景。为了改善NiO薄膜在碱性电解液中变色响应时间长,循环稳定性差的问题,本文采用水热法制备了锶离子掺杂纳米片状NiO电致变色薄膜,离子掺杂引起的晶格畸变与微纳结构的协同作用,使NiO薄膜展现出了优异的电致变色性能。锶离子掺杂一方面改善了NiO薄膜的电化学特性,从而缩短了电致变色响应时间(着色时间约为4.5 s,褪色时间约为2.7 s),提高了着色效率(CE, 85.2 cm₂^C_-1⁾。另一方面为NiO晶体结构提供了支撑,增强了电致变色过程中晶体结构的稳定性,从而显著提升了薄膜的循环稳定性(循环次数超过了10000次)。本文的研究结果对促进电致变色材料的工程化应用具有一定的借鉴和指导意义。     

二氧化钒纳米点阵的制备及其红外光学特性研究

为了得到相变温度低且变色性能优越的光学材料,使其能够广泛应用于智能窗领域,对周期结构VO2纳米点阵的相变和光学特性展开了研究。用修正的Sellmeier色散模型结合二维点阵周期结构的等效折射率计算了VO2纳米点阵在不同占空比下的反射率和透射率。利用多孔氧化铝模板掩膜溅射法,先在玻璃上制备钒金属纳米点阵,再经热氧化工艺制备出VO2纳米点阵,测试其表面形貌、组分结构、红外反射和透射谱线。结果表明,占空比为0.83的纳米点阵其相变温度有效降低至43℃,在1700 nm处透射率改变量达到29%,表现出良好的变色特性,且透射率整体高于VO2薄膜。说明通过制备较佳占空比的纳米点阵可以有效降低材料的相变温度,提升材料的热致变色性能。     

氧化钨电致变色薄膜的XPS分析

采用射频磁控溅射工艺,在柔性PET衬底上低温制备电致变色WOx/ITO/PET多层薄膜;利用X射线光电子能谱(XPS)分析所制备薄膜的着、退色态中W元素的价态以及O元素的化合环境.结果表明:WOx薄膜着色态中存在W6 和W5 的混合价态,而在退色态中W元素的化合价仅为W6 ;钨离子的不同价态和氧离子的不同化合环境的变化与WOx薄膜的电致变色机制密切相关.     

磁控溅射法制备二氧化钒薄膜及其性能表征

采用射频反应磁控溅射法在镀有SiO2膜的钠钙硅玻璃基片上沉积了二氧化钒(VO2)薄膜.研究了在300℃沉积温度下,不同溅射时间(5～35min)对VO2薄膜结构和性能的影响.用X射线衍射、扫描电镜、自制电阻测量装置、紫外-可见光谱仪、双光束红外分光光度计对薄膜结构、形貌、电学及光学性能进行了表征.结果表明:薄膜在低温半导体相主要以四方相畸变金红石结构存在,在(011)方向出现明显择优取向生长,随着溅射时间的延长,晶粒生长趋于完整,晶粒尺寸增大;对溅射时间为35 min的薄膜热处理,发现从室温到90℃范围内,薄膜方块电阻的变化接近3个数量级;由于本征吸收,薄膜在可见光范围透过率较低,且随膜厚的增加而逐渐降低;在1500～4000 cm-1波数范围内,原位测量薄膜样品加热前后(20和80℃)的红外反射率,发现反射率的变化幅度随着膜厚增加而提高,最高可达59%.     

Optical Switching and Color Changing Properties of VO2 Films on Muscovite Substrate

采用溶胶凝胶及后退火工艺制备云母基底的二氧化钒薄膜,采用XRD、SEM、FTIR及色差研究薄膜的性能。FTIR结果表明:在金属-半导体相变过程中,薄膜在红外光区的透过率变化为77%;变色性能显示相变时薄膜从低温的黄褐色变为高温黄绿色,色差E*随温度的变化规律与光学开关性能类似,色差E*在相变过程中的最大值为11.31。     

退火对氧化钒薄膜成分及热敏性能的影响

在衬底上溅射沉积一层金属钒膜,然后对其退火制备氧化钒薄膜.研究了原位退火热处理和后续退火热处理对氧化钒薄膜成分及其热敏性能的影响.XPS分析表明,原位380 ℃退火处理得到的氧化钒薄膜中4价态和5价态钒的比例为1.097:1,经后续退火处理后,该比例变为0.53:1;同时,原位退火处理得到的氧化钒薄膜的V/O比为1:2.24,经后续退火处理变为1:2.33.AFM分析后显示,经后续退火处理的薄膜晶粒尺寸有所增大.测试了薄膜方阻随温度的变化,结果显示,生成的薄膜具有明显的金属-半导体相变;原位退火热处理后的薄膜方阻(R)为5.46 kΩ/□(25 ℃),方阻温度系数(TRC)为-1.5%/℃(25 ℃);后续退火热处理后,薄膜方阻增大到231 kΩ/□(25 ℃),方阻温度系数升高为-2.74%/℃(25 ℃).此外,就氧化钒薄膜的成分、热敏性能与退火处理之间的关系进行了讨论.     

一种二氧化钒膜的新的生长模式

采用直流反应磁控溅射法,在Si(100)基片表面沉积厚度为1000nm的二氧化钒膜。利用X射线衍射(XRD)仪和扫描电镜(SEM)分析膜的晶相和形貌,观察到二氧化钒膜的一种新的生长模式。X射线衍射分析表明生成的膜为典型的多晶二氧化钒膜,其(200)晶面衍射峰较强。扫描电镜(SEM)分析表明,随着膜厚的增加,膜表面晶粒增大,膜表面的晶粒呈现出独特的纺锤状或棒状;膜具有明显的柱状生长特征,在膜厚380nm以上时,柱状晶生长速率快速提高。样品的阻温特性分析表明,生成的二氧化钒膜具有典型的金属-半导体相变特征。     

氧氩流量比对溅射氧化钒薄膜结构和光学性能的影响

采用射频反应磁控溅射方法制备氧化钒(VOx)薄膜,对样品的沉积速率、物相结构、表面形貌和可见光波段的透过率进行表征,研究了在沉积气压一定的情况下,氧氩流量比对氧化钒薄膜结构和光学性能的影响。结果表明,改变氧氩流量比可明显改变薄膜结构,随着氧气比例的增加,沉积速率下降,薄膜表面出现了颗粒结构,颗粒尺寸具有增大的趋势,光透过率增大。     

氧化钒薄膜的电学性质研究

采用离子束溅射和退火工艺,在K9玻璃基体上制备了氧化钒薄膜,并对其微观形貌及组成进行了研究.SEM结果表明,所制备的氧化钒薄膜均匀致密,晶粒尺寸达纳米量级,平均约50nm.由XPS分析可知,薄膜中钒的价态为+4价和+5价,薄膜由VO2和V2O5组成.自行研制了一套实时测量、动态显示测量结果的电阻-温度关系测试系统.应用该测试系统测量了薄膜电阻随温度变化的关系曲线,发现所制备的氧化钒薄膜具有显著的电阻突变特性,其低温段的激活能为0.3106eV,25℃时的电阻温度系数为-0.0406K-1.     

氧化钒薄膜的电学性质研究

采用离子束溅射和退火工艺，在K9玻璃基体上制备了氧化钒薄膜，并对其微观形貌及组成进行了研究。SEM结果表明，所制备的氧化钒薄膜均匀致密，晶粒尺寸达纳米量级，平均约50nm。由XPS分析可知，薄膜中钒的价态为+4价和+5价，薄膜由VO₂和V₂O₅组成。自行研制了一套实时测量、动态显示测量结果的电阻—温度关系测试系统。应用该测试系统测量了薄膜电阻随温度变化的关系曲线，发现所制备的氧化钒薄膜具有显著的电阻突变特性，其低温段的激活能为0.3106eV，25℃时的电阻温度系数为-0.0406K^-1 。     

钒氧化物薄膜的溅射法制备及电学性质研究

目的通过真空镀膜工艺,获得电学性能优良的钒氧化物薄膜。方法采用直流反应磁控溅射法,通过改变镀膜时部分实验条件,包括沉积气氛中氧含量、衬底温度以及衬底材质,进而控制薄膜组成成分。利用椭偏仪、XRD和变温四探针仪检测所镀钒氧化物薄膜的厚度、晶体结构及电学性能。结果衬底温度在350~400℃之间,镀膜室氧气含量在40%~50%之间时,反应溅射所得的钒氧化物薄膜具有较高的温度敏感性,此外得益于(0001)面的α-Al_2O_3与VO_2有相近的晶格参数,在此衬底上沉积出的钒氧化物薄膜电阻在30~100℃区间内有一个数量级的线性变化。结论确定了最佳的钒氧化物薄膜镀制条件范围,同时发现蓝宝石衬底相比于硅片和玻璃片更适合外延生长VO_2薄膜。按此种方法所得样品具有优良的电学性能,可以应用到热敏电阻等研究领域当中。     

铜-钨(钼)薄膜制备及应用的研究进展

介绍了近年来铜-钨（钼）薄膜涂层的制备方法,包括溅射沉积法、离子束辅助沉积法、离子束混合法、电子束蒸发法。重点介绍了溅射法中的磁控溅射法和离子束溅射沉积法,分析了薄膜的结构特征及其在固体润滑剂、电子设备、表面修饰材料等领域的应用,并展望了未来的研究方向和应用前景,指出制备散热材料是未来铜-钨（钼）薄膜研究的主流方向。     

Mn掺杂对0.7BiFeO3-0.3PbTiO3薄膜铁电性能的影响

利用溶胶-凝胶法在La Ni O3/Si O2/Si衬底上制备了掺Mn量为0%、1%、5%、10%(质量分数)的0.7Bi Fe O3-0.3Pb Ti O3(BFMPT7030/x,x=0,0.01,0.05,0.1)薄膜。XRD测试表明,薄膜均完全结晶,呈现高度(100)择优取向。通过对薄膜晶体结构分析,发现BFMPT7030/0.05薄膜具有最小的晶粒尺寸(258 nm)及最小的晶胞体积(61.25×10-3 nm3)。SEM测试结果显示样品晶粒生长充分,晶粒尺寸在150~300 nm之间。铁电性能测试结果表明,当Mn含量为5%时,铁电性能较好,电滞回线形状最好,最为饱和。漏电流测试结果表明随着掺Mn量增加,BFMPT7030薄膜的漏电流随电场增大而增加的趋势减弱。