波纹结构二氧化钒薄膜及其制备方法，本发明专利技术涉及二氧化钒薄膜及其制备方法。本发明专利技术是要解决现有的VO2薄膜在可见光区的透过率低的技术问题，本发明专利技术的波纹结构二氧化钒薄膜，由基片和附着在基片表面的二氧化钒层组成，其中二氧化钒层的表面形貌呈波纹状。制法：一、利用射频磁控溅射方法在基片表面制备V2O5薄膜；二、热处理使V2O5转变成VO2薄膜；三、离子束溅射自组装，得到波纹结构的VO2薄膜。本发明专利技术的波纹结构二氧化钒薄膜在见光透过率最高接近70％，可作为智能窗使用，而且薄膜具有重复率高，方法简单的特点，适合工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，本专利技术涉及二氧化钒薄膜及其制备方法。本专利技术是要解决现有的VO2薄膜在可见光区的透过率低的技术问题，本专利技术的波纹结构二氧化钒薄膜，由基片和附着在基片表面的二氧化钒层组成，其中二氧化钒层的表面形貌呈波纹状。制法：一、利用射频磁控溅射方法在基片表面制备V2O5薄膜；二、热处理使V2O5转变成VO2薄膜；三、离子束溅射自组装，得到波纹结构的VO2薄膜。本专利技术的波纹结构二氧化钒薄膜在见光透过率最高接近70％，可作为智能窗使用，而且薄膜具有重复率高，方法简单的特点，适合工业化生产。【专利说明】
本专利技术涉及二氧化钒薄膜及其制备方法。
技术介绍
太阳光能量是取之不尽用之不竭的能源，其中，45%是可见光，49%是红外光，由于智能可控的高性能材料发展滞 后，对可见光的开发利用率不是很高，所以能有效的发掘一种利用太阳光能量的功能材料成为新材料技术发展的当务之急。另外当今社会近30~40%能源用于建筑物加热、制冷、通风和照明等用途，空调的使用是消耗能量最大的部分。通过玻璃进行室内室外能量交换是有效节约能源的关键领域，在建筑物玻璃上涂上薄膜材料，在不同条件下控制太阳能辐射量的输入是一种有效节约能源的策略。VO2是一种具有热致相变性能的金属氧化物，相变时具有在单斜结构和四方结构之间转变的特性，并且这种变换是一种高速可逆的相变。VO2薄膜的一个重要性质就是发生可逆金属一半导体相变(简称M-S相变)的温度较低(68°C )，并且发生相变的同时电学和光学性能发生突变，在光学性能中，其在低温时，半导体相红外透过率到70 %，而在高温金属相红外透过率接近O %，使其成为理想的智能玻璃涂层材料。为了能够实际应用要求VO2薄膜的可见光透过率应该达到60%以上，然而现有制备的VO2薄膜可见光透过率普遍都小于45%，限制了其应用。近年来大量的研究者通过掺杂Mg、F等元素、和在VO2表面增加减反膜SiO2或者TiO2提高可见光透过率，另外一些研究者也通过制备带孔的VO2薄膜来提高可见光透过率。然而以上提高可见光透过率的方法过于复杂，增加了制备成本。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的VO2薄膜在可见光区的透过率低的技术问题，而提供一种波纹结构二氧化钒薄膜的制备方法。本专利技术的一种波纹结构二氧化钒薄膜，由基片和附着在基片表面的二氧化钒层组成，其中二氧化钒层的表面形貌呈波纹状。上述的波纹结构二氧化钒薄膜的制备方法按以下步骤进行:一、利用射频磁控溅射方法在基片表面制备V2O5薄膜；二、将步骤一制备的V2O5薄膜通过热处理，得到VO2薄膜；三、将VO2薄膜送至离子束溅射室，抽真空至真空度为5.0X 10_4~9.0X 10_4Pa后通入氩气，使真空度为2.0X10_2~8.0X10_2Pa，VO2薄膜的温度为室温，在放电电压60~70V、放电电流0.1A、粒子束流电压0.8~ΙΚν、加速电压200~260V、加速电流2~4mA、灯丝电流为6~8A的条件下离子束派射,派射时间20min~40min,得到波纹结构二氧化钥;薄膜。本专利技术首先通过射频磁控溅射技术制备具有热致相变性能的VO2薄膜，然后再利用低能离子束辐照技术自组装制备出波纹结构的VO2薄膜，该薄膜有热致相变性能，其相变温度为55~57°C，而且其可见光透过率最高接近70%，高可见光透过率的波纹结构二氧化钒薄膜使其能够满足智能窗的应用，而且薄膜具有高重复率，制备方法简单的特点，适合工业化生产。【专利附图】【附图说明】图1是试验I制备的波纹结构二氧化钒薄膜的XRD谱图；图2是试验I制备的波纹结构二氧化钒薄膜的AFM图；图3是图2的自相关图；图4是试验I的步骤二中制备的VO2薄膜的AFM照片(离子束辐照前)；图5是试验I制备的波纹结构二氧化钒薄膜的变温电阻曲线图；图6是试验I制备的波纹结构二氧化钒薄膜透过率曲线； 图7是试验2制备的波纹结构二氧化钒薄膜的XRD谱图；图8是试验2制备的波纹结构二氧化钒薄膜的AFM图；图9是试验2制备的波纹结构二氧化钒薄膜的变温电阻曲线图；图10试验2制备的波纹结构二氧化钒薄膜的透过率曲线。【具体实施方式】【具体实施方式】一:本实施方式的一种波纹结构二氧化钒薄膜，由基片和附着在基片表面的二氧化钒层组成，其中二氧化钒层的截面呈波纹状。【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，基片为玻璃、石英或娃。其它与【具体实施方式】一相同。【具体实施方式】三:【具体实施方式】一所述的波纹结构二氧化钒薄膜的制备方法按以下步骤进行:一、利用射频磁控溅射方法在基片表面制备V2O5薄膜；二、将步骤一制备的V2O5薄膜通过热处理，得到VO2薄膜；三、将VO2薄膜送至离子束溅射室，抽真空至真空度为5.0X 10_4~9.0X 10_4Pa后通入氩气，使真空度为2.0X10_2~8.0X10_2Pa，VO2薄膜的温度为室温，在放电电压60~70V、放电电流0.1A、粒子束流电压0.8~ΙΚν、加速电压200~260V、加速电流2~4mA、灯丝电流为6~8A的条件下离子束派射,派射时间20min~40min,得到波纹结构二氧化钥;薄膜。【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】三不同的是步骤一中的V2O5薄膜的制备具体如下:a、将纯度为99.99%的V2O5靶材固定在射频磁控溅射设备的阴极上，把洁净的基片置于正对靶面的阳极上，靶和衬底间距为4~7cm ;b、系统抽真空至6.0X 10_4Pa后充入氩气与氧气的混合气使系统的真空度为1.2 ~2.4Pa, Q2Zkr 为 0.5%~2% ；C、将基片加热至350~450°C，在溅射功率为90~150W、偏压为100~150V的条件下派射60~180min,得到V2O5薄膜。其它与【具体实施方式】三相同。【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】三或四不同的是步骤二中热处理的具体步骤如下:a、将V2O5薄膜放入热处理室中，抽真空至O~10Pa，然后通过纯度为99.995%氮气保护，氮气流量为IOsccm;b、将V2O5薄膜以5~15°C /min的升温速率升至400~450°C进行热处理，保温时间为2~6h，自然冷却至室温，得到VO2薄膜。其它与【具体实施方式】三或四相同。【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】三至五之一不同的是步骤三中离子束派射时，放电电压为65V。其它与【具体实施方式】三至五之一相同。【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】三至六之一不同的是步骤三中离子束溅射时，粒子束流电压0.9KV。其它与【具体实施方式】三至六之一相同。【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】三至七之一不同的是步骤三中离子束溅射时，加速电压250V。其它与【具体实施方式】三至七之一相同。【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】三至八之一不同的是步骤三中离子束溅射时，加速电流3mA。其它与【具体实施方式】三至八之一相同。【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】三至九之一不同的是步骤三中离子束溅射时，灯丝电流为7A。其它与【具体实施方式】三至九之一相同。用下面的试验验证本专利技术的有益效果:试验1:本试验利用F几560高真空磁控溅射与离子束联合溅射设备进行究波纹结构二氧化钒薄本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种波纹结构二氧化钒薄膜，其特征在于该薄膜由基片和附着在基底表面的二氧化钒层组成，其中二氧化钒层的表面形貌呈波纹状。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，张昱屾，吴晓宏，李杨，仇兆忠，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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