论文部分内容阅读
VO2是一种智能热致变色材料,在68℃时它会发生可逆的半导体-金属相变。VO2薄膜材料在汽车、红外探测、光开关、光存储器等众多领域都发挥着非常重要的作用。由于在相变前后对红外线透过率的变化性能,二氧化钒成为制备智能控温窗玻璃的首选材料。本文采用两种不同靶材制备VO2薄膜:1.利用V2O5陶瓷靶在钠钙硅玻璃上进行射频磁控溅射,预镀SiOx薄膜,再镀制VOx薄膜,将得到的薄膜放入退火炉中进行高温热处理,得到了二氧化钒薄膜;研究了过程中不同通氧量和不同阻挡层SiOx的制备工艺对二氧化钒薄膜的物相结构及光学性能的影响。2.采用金属V靶在直流磁控溅射条件下,在镀有SiOx薄膜的钠钙硅玻璃上不通入反应气体氧气进行溅射得到的V膜和在石英玻璃上通入反应气体氧气进行反应溅射得到的晶态V2O5薄膜,将溅射得到的薄膜分别放入含有一定氧气的高温退火炉和Ar保护气氛下的高温退火炉中,进行氧化和还原热处理,得到了有相变特性的二氧化钒薄膜。制备V2O5薄膜的过程中研究了氧分压、衬底温度和溅射功率对V2O5薄膜性能的影响。利用退火炉热处理制备VO2薄膜的过程中,研究了不同热处理温度、热处理时间和热处理时升温速率对VO2薄膜物相、微观结构和光学性能的影响。结论如下:(1)增加阻挡层的镀制时间和提高衬底温度能够有效阻止Na+的扩散;且利用V2O5陶瓷靶材射频磁控溅射制备得到了VO2薄膜,可见光最高透过率为23%,在2000nm处测试得到的高低温透过率差值达到了13%。(2)利用金属钒靶直流溅射得到V膜,退火氧化得到性能优异的VO2薄膜,2000nm处的高低温透过率差值为44%,可见光区域最大透过率为15%。(3)利用金属钒靶直流磁控进行氧气反应溅射得到V2O5薄膜,在Ar保护气氛的退火炉中还原制备出了性能优异的VO2薄膜,在2000nm处,高低温透过率差值为61%,可见光区域最大透过率为55%。这种方法比利用V膜在退火炉中氧化得到的VO2薄膜的性能,不仅在可见光透过率上得到了大大的提高,而且相变特性还进一步加强。