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℃。     

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。     

共溅射氧化法制备掺钼VO_2及其相变特性

采用共溅射氧化法,在普通玻璃衬底上室温直流溅射沉积钒钼金属薄膜,再在大气环境下经热氧化处理获得掺钼VO2薄膜。通过XRD、SEM、热致相变电学特性等分析,研究制备工艺及掺杂改性对掺钼VO2薄膜的微结构、形貌、热滞回线和相变温度的影响。实验与分析结果表明,与相同厚度的纯VO2薄膜相比,钼掺杂显著改变了VO2薄膜的表面形貌特征,掺钼VO2薄膜呈多晶态且沿VO2(002)择优取向生长,结晶性和取向性明显提高,薄膜的相变温度降低至38℃,热滞回线宽度收窄约至8℃。低温共溅射氧化法制备的掺钼VO2薄膜的热阻效应明显,薄膜的金属-半导体相变特性良好。     

掺钼对二氧化钒薄膜热致变色特性的影响

通过溶胶-凝胶和真空热处理工艺在石英基底上制备出不同掺Mo量的二氧化钒薄膜。对薄膜进行了X射线衍射及热分析,并测试了其电阻及7.5~14μm波段红外热图随温度的变化,研究了Mo掺杂对二氧化钒薄膜热致变色性能的影响。结果表明,Mo进入VO2晶格,替换了部分V的位置;随着掺Mo量的不断增加,相变温度不断降低,但电阻突变量级比未掺杂时有所减小;掺Mo量(MoO3:V2O5,下同)为5%时,相变温度可降至45℃左右;红外热图分析表明,Mo掺杂VO2薄膜的7.5~14μm波段发射率可在较低温度下突变降低,薄膜在温度增加时可在较低温度水平上主动控制自身辐射强度、降低其辐射温度。     

VO2(B)热转化为VO2(R)和V2O3的高温XRD原位表征

以草酸和V2O5为原料,采用水热法制备VO2(B)。通过高温原位X射线衍射技术研究VO2(B)在氮气保护下升高温度过程中的相变特性,采用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析所制备样品及其在不同温度热相变产物的微观形貌和物相组成。结果表明：以草酸和V2O5为原料,用水热法可制得单斜晶系VO2(B),颗粒呈纳米片状;升温至430~700℃,VO2(B)不可逆转化为四方晶系VO2(R),形貌由纳米片状变为亚微米及微米近球形;升温至1000℃左右,VO2(R)开始分解形成Magn閘i相系列化合物（VnO2n?1）;升温至大约1200℃完全转变为具有刚玉结构的V2O3烧结块。     

用对靶磁控溅射附加低温热氧化处理方法制备相变氧化钒薄膜

采用直流对靶磁控溅射低价态氧化钒(VO2-x)薄膜再附加热氧化处理的方式,进行具有金属-半导体相变特性氧化钒薄膜的制备.采用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对薄膜中钒的价态与组分、薄膜结晶结构和表面微观形貌进行分析,利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量.结果表明:新制备的低价态氧化钒薄膜以V2O3和VO为主,经过300℃低温热氧化处理后,薄膜中出现单斜金红石结构的VO2相,薄膜具有金属-半导体相变特性;薄膜表面颗粒之间存在间隙,利于氧的渗入:在300～320℃进行热处理时,薄膜中的V2O3和VO向单斜结构的VO2转变,VO2含量增加,随着薄膜内VO2含量的增加,薄膜的金属-半导体相变幅度增大,超过2个数量级,相变性能变好,但是此热处理温度区间对已获得的VO2的结构没有影响.同时利用直流对靶磁控溅射方法还可以在低氧化温度下获得具有优异金属-半导体相变特性的氧化钒薄膜,制备工艺与微机械电子系统(MEMS)工艺相兼容.     

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／RVO2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。     

掺钨VO2薄膜制备及其热致相变特性研究

采用无机溶胶.凝胶法,以钨酸氨和V2O3的为原料在高温下共熔水淬实现钨掺杂,在云母片(001)表面制备W 掺杂VO2薄膜.采用AFM、XS、XPD分析了薄膜形貌和微观结构,利用FTIR检测薄膜在不同温度下的红外透过率,确定W掺杂薄膜的相变温度.结果表明,钨元素以W6 形式掺入VO2晶体,取代晶格中部分V原子.掺杂后VO2薄膜的半导体一金属相变温度明显下降,每掺入1%W6 ,VO2薄膜相变温度下降19.8℃.当掺入W6 量为2.04%,其相变温度下降到28℃.     

VO2(A)型薄膜表面形貌与相变性能的相关性

以高纯五氧化二钒（V2O5）粉末(纯度≥99.99%)为原料,采用真空蒸发——还原工艺制备出VO2(A)型薄膜(A表示发生热致相变的薄膜)。讨论退火温度对VO2(A)型薄膜表面形貌的影响,并进一步研究表面形貌与薄膜光电性质的相关性。结果显示：当退火温度从500 ℃升高到540 ℃,VO2(A)型薄膜中层状特征减弱并消失,山峰状颗粒出现并增大,当退火温度继续升高,VO2(A)型薄膜中山峰状颗粒是先减小再增大,但是其尺寸趋于一致,约为50 nm;随着 VO2(A)型薄膜形貌的改变,相变温度点、数量级、热滞回线宽度等相变性能参数也会改变;VO2(A)型薄膜相变温度点降低,其在所测波段的透过率会降低,但只有在中红外波段,薄膜在相变前后透过率的改变量与电阻变化的数量级有关。     

退火升温速率对VO2薄膜相变性能的影响

采用溶胶-凝胶法在云母(001)衬底表面制备氧化钒薄膜,然后通过高温退火获得VO2多晶膜.利用SEM、FTIR等手段,分析不同退火升温速率条件下所制备薄膜的微观形貌、光学性能和热致相变特性.结果表明:在退火升温速率为8 ℃/min时,所制备的VO2薄膜具有最优异的热致相变特性,相变温度为65 ℃,滞后温宽为10 ℃.     

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。     

Infrared transition properties of vanadium dioxide thin films across semiconductor-metal transition

Vanadium dioxide thin films were fabricated through annealing vanadium oxide thin films deposited by dual ion beam sputtering. X-ray dif- fraction (XRD), atom force microscopy (AFM), and Fourier transform infrared spectrum (FTIR) were employed to measure the crystalline structure, surface morphology, and infrared opdcal transmittance. The phase transition properties were characterized by transmittance. The results show that the annealed vanadium oxide thin film is composed of monoclinic VO<,2>, with preferred orientation of (011). The maximum of transmittance change is beyond 65% as the temperature increases from 20 to 80℃. The reversible changes in optical transmittance against temperature were observed. The change rate of transmittance at short wavelength is higher than that at long wavelength at the same tempera- ture across semiconductor-metal phase transition. This phenomenon was discussed using diffraction effect.     

溶胶-凝胶辅助水热法制备硼掺杂纳米VO2粉体

采用溶胶-凝胶辅助水热法制备了硼掺杂纳米二氧化钒(VO_2)粉体,探究了双氧水(H_2O_2)浓度、水热时间、退火温度、不同硼掺杂剂、硼掺杂量等工艺参数对合成硼掺杂纳米VO_2(M)粉体的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、电感耦合等离子体光谱仪(ICP)、场发射扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)对硼掺杂纳米VO_2粉体的结构、形貌和相变特性进行了表征。结果表明:H2O_2浓度为15%,水热时间为72 h,退火温度为600℃,硼掺杂剂为硼酸、硼掺杂量≤10 at%为较优合成工艺条件;所制备出的硼掺杂纳米VO_2粉体尺寸约为100nm,形貌呈珊瑚状;硼原子成功替代了VO_2(M)晶格中的钒原子,当实际掺杂量为0.6 at%时,相变温度降低7.2℃。     

Annealing driven performance and optical effects in nanocrystalline SnO2 thin films induced by pulsed delivery

Tin dioxide thin films were prepared successfully by pulsed laser deposition techniques on glass substrates. The thin films were then annealed for 30 min from 50 °C to 550 °C at 50 °C intervals. The influence of the annealing temperature on the microstructure and optical properties of SnO₂ thin films was investigated using X-ray diffraction, optical transmittance and reflectance measurements. Various optical parameters, such as optical band gas energy, refractive index and optical conductivity were calculated from the optical transmittance and reflectance data recorded in the wavelength range 300-2500 nm. We found that the SnO₂ thin film annealed at temperatures up to 400 °C is a good window material for solar cell application. Our experimental results indicated that SnO₂ thin films with the high optical quality could be synthesized by pulsed laser deposition techniques.     

超细VO_2粉末的制备及其可逆相变的原位表征

采用氧化还原法,在N2保护气氛中,通过程序控温,用草酸还原V2O5制备VO2超细粉末,重点考察原料配比对还原产物物相纯度的影响。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)及X射线能量色散谱仪(EDS)分析产物的相组成和微观形貌,通过同步热分析(STA)和原位XRD研究VO2粉体的热致可逆相变特性。结果表明:V2O5和草酸以1:1.2~1.4的摩尔比混合,可制得较纯的单斜晶系VO2超细粉末,颗粒呈近球形,平均晶粒度约为50 nm。低温为M相(单斜晶系,P21/c),升温时可转化为R相(正方晶系,P42/mnm),升温相变点为68.1℃,降温相变点为60.2℃,滞后7.9℃。具有良好的热致可逆循环相变稳定性,M/R相多次循环转换的DSC热滞回线呈现很好的重现性。     

Zinc tin oxide thin films prepared by MOCVD with different Sn/Zn ratios

Zinc tin oxide(ZTO) thin films, with zinc acetate and tributyltin chloride as raw materials, were deposited on glass substrates by the method of metal organic chemical vapor deposition(MOCVD). The crystallization, microstructure and optical properties were investigated by scanning electronic microscope(SEM),X-ray diffraction(XRD) and ultraviolet-visible(UV-Vis)spectrophotometer. The results show that with the increase in Sn/Zn ratio, the crystal changes from wurtzite to rutile phase. When the ratio reaches 11:18,the intensity of Zn_2SnO_4 peaks appears to be the strongest and the optical band gap is about 3.27 eV. Calculated by the envelope method, the thickness of the ZTO thin films is 713.24 nm.Measured by UV-Vis spectrophotometer, the transmittance of the ZTO thin films reaches up to 80% in the wavelength range of 400-1000 nm when the Sn/Zn ratio is 7:18.     

Influence of deposition parameters on the structure and optical property of Zn(S,O) films

This paper presents the influence of process parameters, including sputtering power, oxygen partial pressure (R _O), and substrate temperature on the optical property of Zn(S,O) thin films fabricated by radio frequency magnetron sputtering technology and deposited on glass substrates. The chemical composition, structural and optical properties of the samples were investigated by electron spectroscopy for chemical analysis, X-ray diffraction, and spectrophotometer. All the films mainly exhibited β-ZnS phase with (111) preferred orientation. [S]/([S]+[O]) ratio increased at high sputtering power, low RO, and low substrate temperature. Moderate ranges in sputtering power and substrate temperature and low RO resulted in large grain size. Adatoms are expected to exhibit increased mobility under these conditions. Average transmittance exceeded 75% in the visible wavelength region. Bandgap under these conditions was dominated strongly by the change in grain size and [S]/([S]+[O]) ratio. Optical properties of Zn(S,O) thin films could be modified, which is promising for optoelectronic applications.     

高透光氧化硅涂层的低温制备及微观结构调整

目的提供一种在真空装饰领域能够广泛应用的具有防护、功能性的氧化硅涂层制备方法,为具体应用中涂层工艺参数的选择提供指导。方法采用PECVD技术,通过改变O2与HMDSO配比,低温制备具有不同微结构的氧化硅涂层。采用扫描电镜观察涂层的表截面微观形貌,采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、激光共聚焦拉曼光谱仪分析涂层的微结构及成分,采用紫外分光光度计表征涂层透光性,采用纳米压痕仪表征涂层的力学性能,采用接触角仪表征涂层的表面润湿性。结果所制备的氧化硅涂层表面光滑,结构致密。随反应气体中O2配比的增加,涂层结构由Si O逐渐过渡为Si O2,并掺杂有少量非晶碳,其光学透过率增加,力学性能下降,亲水性增加。当碳含量最低时,涂层具有最优异的透光性及最好的亲水性,在全可见光波段范围内透过率接近100%,与水接触角为45.38°;当碳含量最高时,涂层具有最优异的力学性能,硬度为13.5 GPa,H/E为0.11。结论采用PECVD方法能够在低温下获得光学透明、具有一定硬度、表面易清洁的氧化硅涂层,通过气体控制能够对涂层微结构及性能进行调节,从而适用于不同需求的功能装饰。