一种VO制造技术

本发明专利技术提供了合金半导体薄膜及制备方法和应用，该合金半导体薄膜的化学式为Hf

A kind of VO

【技术实现步骤摘要】
一种VO2合金半导体薄膜及制备方法和应用
本专利技术涉及半导体光电材料
，尤其涉及一种合金半导体薄膜及其制备方法和应用。
技术介绍
随着经济的发展，全球能源短缺的趋势越来越明显。人类面临着全球能源需求增加、化石燃料日益耗尽和环境污染不断加重等一系列问题，这使人们认识到节约能源，使用环保型智能材料尤为重要。而太阳能是取之不尽的可再生能源，又是绿色能源，若能充分利用太阳能，可以预见将对解决人类的能源与环境问题发挥极大的作用。每年夏天，室内使用空调降温，将消耗大量的电力能源。普通玻璃对红外光的透过率高，太阳光中的红外光会带来大量热辐射，这是造成夏天室内高温的主要原因。如果将普通玻璃窗替换成玻璃表面加镀具有热致变色性能薄膜材料从而能大幅降低红外光透过率的智能窗，那么室内温度将大大降低，因而可减少空调的使用，有效地节约能源。最近几年发展起来的可主动响应环境温度变化的VO2智能窗户受到了研究界的广泛关注。在低于MIT(金属-绝缘体相变)温度下，VO2是绝缘的单斜相，对红外光具有非常高的透过率。当将VO2加热到MIT温度以上时，单斜结构变成四方金红石结构，VO2呈金属特性，对红外光的吸收和反射增强，透过率降低。利用VO2这样的相变特性，可以有效地对太阳光特别是红外光进行调制。各国的研究机构依旧孜孜不倦地在VO2智能窗产业化的方向上努力，但纯的VO2薄膜相变温度过高(68℃)，同时可见光透过率较低，限制了其在智能玻璃的应用。基于上述VO2薄膜存在的缺陷，有必要对其进行改进。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种合金半导体薄膜及其制备方法和应用，以解决现有VO2薄膜存在低的可见光透过率以及过高的相变温度。第一方面，本专利技术提供了一种合金半导体薄膜，所述薄膜的化学式为HfxWyV1-x-yO2，其中，0＜x＜1，0＜y＜1。第二方面，本专利技术还提供了一种合金半导体薄膜的制备方法，包括：提供一衬底；在所述衬底表面采用脉冲激光烧蚀法、磁控溅射法或电子束蒸发法制备得到所述薄膜。可选的，采用脉冲激光烧蚀法制备所述薄膜具体包括：采用Hf、W共掺的V2O5陶瓷作为靶材，控制所述衬底的温度为300～800℃，控制脉冲激光能量为200～600mJ/Pulse、氧压为0～10Pa，并在所述衬底表面沉积得到所述薄膜。可选的，所述Hf、W共掺的V2O5陶瓷的制备方法包括：将HfO2、WO3、V2O5混合均匀并加水后研磨，得到混合粉末；将所述混合粉末置于真空管式炉中，于300～800℃下烧制1～4h，即得Hf、W共掺的V2O5陶瓷。可选的，在所述衬底表面沉积时间为10～60min。可选的，所述HfO2、WO3、V2O5的摩尔比为5:1:46～47。可选的，将HfO2、WO3、V2O5混合均匀后研磨，得到混合粉末后还包括：将所述混合粉末置于真空干燥箱于80～120℃下，干燥10～12h，然后碾碎，压成圆片；再将圆片置于真空管式炉中烧制即得Hf、W共掺的V2O5陶瓷。可选的，所述衬底包括c面蓝宝石衬底或玻璃衬底。可选的，在所述衬底表面制备所述薄膜之前还包括对所述衬底进行清洁处理。第三方面，本专利技术还提供了一种合金半导体薄膜在智能窗、建筑材料、光电开关以及光学功能材料中的应用。本专利技术的一种合金半导体薄膜相对于现有技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的合金半导体薄膜，利用HfO2的带隙(5.5eV)大于VO2的带隙(2.6eV)，使用Hf4+离子部分取代V4+离子，来提高VO2的光学带隙有效地提升薄膜的可见光透过率。同时，W离子为+6价，在VO2中掺入W6+离子相当于引入了载流子，载流子引入越多，越容易驱动电子相变的发生，因此降低了相变温度。选择Hf4+离子和W6+离子部分取代V4+离子制备了HfxWyV1-x-yO2合金体系，从而实现了对VO2高可见光透过率和相变温度的同时调节；(2)本专利技术的合金半导体薄膜，金属-绝缘体转变(即MIT相变)温度在48℃至31℃之间；(3)本专利技术的合金半导体薄膜，通过Hf4+离子部分取代VO2中的V4+离子，可以明显提高VO2的光学带隙，其在380～780nm波长范围内可见光的透过率最高为41.2％，在对780～2500nm波长范围内红外光的调制率为7.5～17.7％。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的实施例1中制备得到的Hf0.12W0.02V0.86O2合金半导体薄膜的XRD图谱；图2为本专利技术的实施例1中制备得到的Hf0.12W0.02V0.86O2合金半导体薄膜的电阻率测试结果图；图3为本专利技术的实施例1中制备得到的Hf0.12W0.02V0.86O2合金半导体薄膜的电阻率-温度曲线对温度微分处理图；图4为本专利技术的实施例1中制备得到的Hf0.12W0.02V0.86O2合金半导体薄膜的红外可见紫外光透射光谱测试结果图；图5为本专利技术的实施例2中制备得到的Hf0.11W0.03V0.86O2合金半导体薄膜的XRD图谱；图6为本专利技术的实施例2中制备得到的Hf0.11W0.03V0.86O2合金半导体薄膜的电阻率测试结果图；图7为本专利技术的实施例2中制备得到的Hf0.11W0.03V0.86O2合金半导体薄膜的电阻率-温度曲线对温度微分处理图；图8为本专利技术的实施例2中制备得到的Hf0.11W0.03V0.86O2合金半导体薄膜的红外可见紫外光透射光谱测试结果图；图9为本专利技术的实施例3中制备得到的Hf0.10W0.04V0.86O2合金半导体薄膜的XRD图谱；图10为本专利技术的实施例3中制备得到的Hf0.10W0.04V0.86O2合金半导体薄膜的电阻率测试结果图；图11为本专利技术的实施例3中制备得到的Hf0.10W0.04V0.86O2合金半导体薄膜的电阻率-温度曲线对温度微分处理图；图12为本专利技术的实施例3中制备得到的Hf0.10W0.04V0.86O2合金半导体薄膜的红外可见紫外光透射光谱测试结果图；图13为本专利技术的对比例1中制备得到的VO2半导体薄膜的XRD图谱；图14为本专利技术的对比例1中制备得到的VO2半导体薄膜的电阻率测试结果图；图15为本专利技术的对比例1中制备得到的VO2半导体薄膜的电阻率-温度曲线对温度微分处理图；图16为本专利技术的对比例1中制备得到的VO2半导体薄膜的红外可见紫外光透射光谱测试结果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金半导体薄膜，其特征在于，所述薄膜的化学式为Hf

【技术特征摘要】
1.一种合金半导体薄膜，其特征在于，所述薄膜的化学式为HfxWyV1-x-yO2，其中，0＜x＜1，0＜y＜1。


2.一种如权利要求1所述的合金半导体薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
提供一衬底；
在所述衬底表面采用脉冲激光烧蚀法、磁控溅射法或电子束蒸发法制备得到所述薄膜。


3.如权利要求2所述的合金半导体薄膜的制备方法，其特征在于，采用脉冲激光烧蚀法制备所述薄膜具体包括：
采用Hf、W共掺的V2O5陶瓷作为靶材，控制所述衬底的温度为300～800℃，控制脉冲激光能量为200～600mJ/Pulse、氧压为0～10Pa，并在所述衬底表面沉积得到所述薄膜。


4.如权利要求3所述的合金半导体薄膜的制备方法，其特征在于，所述Hf、W共掺的V2O5陶瓷的制备方法包括：
将HfO2、WO3、V2O5混合均匀后研磨，得到混合粉末；
将所述混合粉末置于真空管式炉中，于300～800℃下烧制1～4h，即得Hf、W共掺的V2O5陶瓷。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：何云斌，王歆茹，李派，陆浩，黎明锴，李昊，陈剑，卢寅梅，常钢，
申请(专利权)人：湖北大学，武汉睿联智创光电有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42