VO2薄膜智能玻璃的研究进展

从建筑节能的角度,概述了几种节能玻璃的特点,提出了新型VO2镀膜玻璃的智能化特性,并阐述了近年来对VO2薄膜的主要研究工作以及今后的努力方向.     

VO2薄膜的制备技术及应用研究

VO2作为一种最有应用潜力的功能材料,在智能窗等许多领域发挥着非常重要的作用。VO2是一种热致变色材料,相变温度为68℃,相变前后VO2光学性能有较大的变化。本文详细介绍了VO2薄膜的各种制备方法,同时分析了降低VO2薄膜相变温度及提高VO2薄膜可见光透过率的方法,并综述了其应用领域。     

VO2相变温度及性能的影响因素与应用研究进展

二氧化钒（VO2）作为一种相变金属氧化物,相变温度为68℃。在68℃以下VO2呈绝缘单斜相,在68℃以上呈金红石相,由于这种晶体结构的变化导致VO2在光性能和电性能方面表现出可逆的突变,从而成为光电开关领域的宠儿。基于此,本文对VO2的制备方法及其调控VO2相变温度与性能所采取的主要手段进行了综述,并归纳了不同制备方法的优缺点及调控VO2相变温度与性能的因素,总结了近年来VO2的应用进展,最后对VO2今后的发展趋势进行了展望,期望对相关领域的研究者具有指导作用。     

VO2相变温度及性能的影响因素与应用研究进展

二氧化钒(VO_2)作为一种相变金属氧化物,其相变温度为68℃。在68℃以下VO_2呈绝缘单斜相,在68℃以上呈金红石相,这种晶体结构的变化导致VO_2在光性能和电性能方面表现出可逆的突变,从而成为光电开关领域的宠儿。基于此,对VO_2的制备方法及调控VO_2相变温度与性能所采取的主要手段进行了综述,并归纳了不同制备方法的优缺点及调控VO_2相变温度与性能的因素,总结了近年来VO_2的应用进展,最后对VO_2的发展趋势进行了展望。     

热致变色VO2薄膜制备与影响相变因素

VO2具有优异的热致变色特性,已成为功能材料领域研究的热点.论文从VO2薄膜制备方法与薄膜相变特性影响因素两个方面,对其最新研究成果进行综述,总结了各种制备方法的优缺点,阐明了薄膜性能影响因素,并对其今后的研究与发展方向进行了展望.     

HVO2薄膜相变的特性及热稳定性

采用射频溅射磁控溅射技术在Ar+H_2气氛下,以V_2O_5为溅射靶材在玻璃基片上制备了H掺杂VO_2(HVO_2)薄膜,研究了H_2流量和退火处理对HVO_2薄膜的结构、光电性能和热稳定性的影响。结果表明:H_2流量可以控制薄膜中H的含量,微量H的掺杂使HVO2薄膜相变温度降低到室温附近,过量的H掺杂会使薄膜处于金属态。当500℃下退火3 h后,薄膜物相、相变等特征明显变化,此时薄膜中的H不能稳定存在于VO_2晶格而溢出薄膜。当退火温度≤450℃、退火时间≤6 h时,薄膜保持较高的稳定性,这为室温附近使用HVO_2薄膜提供了基础。另外,随H_2流量增加,薄膜的平均透射率小幅度增加,最终稳定在37%左右。随着退火温度的增加,未引入H_2制备的VO_2薄膜的平均透射率在400℃退火后为30.9%,在450和500℃退火后为35.8%左右。H_2流量为0.1～0.5 m L/min时制备的样品在3种退火温度下的透射率均保持在38%左右。     

用压电光声技术测量钛酸铅薄膜相变温度的研究

对钛酸铅薄膜的相变温度进行了研究,首先采用压电光声技术对钛酸铅薄膜相变温度进行了测量,根据材料在相变点上光声信号发生突变的特点,测量出钛酸铅薄膜的相变温度是470℃;并通过改变光束调制频率,测量了同一组成不同厚度的钛酸铅薄膜的相变温度,结果发现随着膜厚度的增加,相变温度随之升高;同时又测量了同一薄膜内不同层上钛酸铅的相变温度,结果是从衬底向薄膜表面方向,相变温度逐渐降低,进而根据界面能对相变温度的影响,对钛酸铅薄膜的相变温度随薄膜厚度的变化规律进行了解释。     

掺杂VO2相变薄膜的电阻突变特性研究

以V2O5和MoO3粉为原料,采用无机溶胶－凝胶法制备了掺Mo^6 的VO2相变薄膜。对掺杂薄膜的物相组成、价态、相结构的XPS和XRD分析及电阻突变量级和电阻突变温度的测试,结果发现：所制备的掺杂薄膜其主要成分是VO2,所掺入的MoO3与VO2完全互溶,但其中MoO3的价态未发生改变。掺杂薄膜随MoO3含量的增加其电阻突变温度明显下降,然而电阻突变量级也随之降低,当MoO3的质量分数为5％时,薄膜电阻突变温度降至30℃左右,电阻突变量级仍可保持2个数量级左右,尚能满足应用的要求。     

VO2-WO3复合薄膜的制备及其热致变色-电致变色性能研究

智能玻璃是目前建筑节能重点研究方向。本研究将自制氧化钒纳米粉体均匀分散到钨溶胶体系,取上清液旋涂于ITO基板,经干燥、退火后制得VO_2(M)-非晶WO_3复合薄膜。实验结果表明,所制备的VO_2(M)-非晶WO_3复合薄膜兼具热致变色和电致变色性能,通电后薄膜表现典型的电致变色特征,可见光和近红外光透过率明显下降。退火过程中,部分W掺杂到VO_2中,使薄膜的热致相变温度降低10°C左右。复合薄膜在双响应条件下,其可见光透过率为32.6%、调控效率为18.8%。     

烧结温度对SiO_2-TiO_2薄膜亲水性的影响

为了确定SiO2-TiO2薄膜制备过程的最佳烧结温度,将不同SiO2与TiO2掺杂比的样品分别在400℃和500℃下煅烧,进行与水的静态接触角测试。结果表明,在一定掺杂比范围内,SiO2的掺杂能明显提高TiO2表面亲水性,并且500℃煅烧的产品亲水性要好于400℃煅烧的产品。SEM和XRD表明,500℃煅烧的产品表面颗粒粒径要大于400℃煅烧的产品的表面颗粒粒径,并且已有了比较明显的锐钛矿晶型特征峰,而400℃煅烧的产品还是无定形态,这说明SiO2的掺杂抑制了TiO2晶粒的生长和晶型的转变。而锐钛矿晶型的TiO2亲水性要远好于无定形的TiO2,致使500℃煅烧的产品的亲水性要好于400℃煅烧的产品的亲水性,因此500℃才是SiO2-TiO2薄膜的最佳烧结温度。     

钨掺杂M型二氧化钒粉体的水解法制备与结构分析

采用水解法制备不同W掺杂量的VO2(M)粉体。借助于X射线衍射仪、Fourier变换红外谱、差示扫描量热仪、X射线光电子谱仪和X射线精细结构谱对粉体的成分和结构进行表征。结果表明,W6+进入VO2晶格,形成固溶体V4+1-3xV3+2xWxO2。W掺杂降低了VO2(M)的相变温度,相变温度与W掺杂量在一定范围内成线性关系,掺杂效率约为18℃/1%(摩尔分数)。掺杂的大半径W原子部分替换了VO2(M)晶格中的V原子,晶格膨胀畸变产生的压应力通过共享顶点O,沿着W—O—V链传递到邻近的次晶格,造成V—O键键长变化,促使V周围的氧分布对称性随W掺杂量的增加而增大。当W掺杂量增大至2.5%时,单斜结构中的V—O1键和V—V1a键伸长,V—O2键和V—V1b键缩短,V—O1和V—O2峰合并成金红石结构的V—O峰,V—V1a峰和V—V1b峰合并成金红石结构的V—V1峰,即样品已转变为金红石结构。     

二氧化钒纳米粉体和薄膜的制备技术

通过查阅国内外文献,从不同角度对二氧化钒纳米粉体和薄膜的各种制备方法进行综述,并报道了其相关应用。     

氧化钒薄膜的成分及相转变的研究

采用溶胶-凝胶浸渍法制备了V_2O_3凝胶薄膜,利用XPS及AES分析了不同条件下热处理得到的薄膜的表面成分。实验证明在真空6.67Pa下400℃至500℃热处理2h,得到了具有热诱导可逆相转变效应的VO_2薄膜,相转变后近红外区域内薄膜的透过率明显降低,分析了热处理制度与相转变之间的关系。     

磁控溅射氧化钒薄膜的研究进展

氧化钒因其优秀的相变特性和电阻开关特性而广受关注,在氧化钒薄膜多种制备工艺中,磁控溅射法优势明显。本文总结了近年来国内外研究者对磁控溅射法制备氧化钒薄膜的基础工艺研究成果,概述了不同溅射工艺对二氧化钒薄膜结晶特性及光学、电学性能的影响,并对相关机理进行了简要分析。相关结论对氧化钒薄膜的性能提高和应用扩展有一定的指导意义。     

Bandwidth controlled metal-insulator transition in Au–VO2 nanocomposite thin films

Recognizing and controlling the metal-insulator transition (MIT) in VO₂ transition-metal oxides is interesting for the future electronic devices. However, the effect of the electron correlation for the structure-coupled MIT in VO₂ is as yet an open question. In this study, we present for the first time direct spectroscopic evidence for the charge-transfer assistance bandwidth controlled MIT (BC-MIT) in Au–VO₂ nanocomposite thin films (NCTFs). A significantly enhancement of the MIT temperature (about 350 K) is realized in Au–VO₂ films with Au volume ratio of 1.1 mol%. However, by further increasing Au ratios, the MIT temperature in Au–VO₂ NCTFs is downward shifted by ~16 K and forward shifted 6 K. The V L-edge and O K-edge have been investigated. The basic electronic parameters such as the covalency (W) have been tuned. The relationship between bandwidth and the MIT temperature has been clearly elucidated a linear relationship. The experimental results demonstrate that MIT in VO₂ is BC-MIT which improved our understanding of the electron correlation effect in VO₂ systems.