二氧化I凡薄膜，具体步骤如下:
[0037]I)清洗基片，过程如下:先用清洁剂清洗基片表面，再用蒸馏水漂洗并烘干，然后用丙酮超声清洗30min，最后放入无水乙醇中超声清洗30min，烘干备用。
[0038]2)采用磁控溅射法，在上述基片上制备V/C复合薄膜，将ITO基片固定于基片台上，放入金属钒靶(纯度99.99%)和石墨靶(纯度99.9%)，先抽低真空，然后开分子泵精抽至3.0X 10_3Pa。通入氩气(纯度99.999% )至腔内气压IPa，保持稳定。设定直流靶溅射功率为77W，射频靶溅射功率为300W。溅射时间为3min。镀膜V/C复合膜36nm之后将薄膜取出。
[0039]3)将溅射得到的掺C金属钒膜置于管式退火炉中，关闭炉门，设定5°C /min的升温速率升温至600°C，保温lh，然后让退火炉自然冷却至100°C以下，取出炉内样品。
[0040]4)样品光学性能测试。分别测定室温下(20°C )和高温下(90°C )薄膜的透过率，测试结果如图2。取2000nm处的变温透过率作出热滞回线如图3。该薄膜在2000nm处的高低温透过率差值约为38%，相变温度约为48°C，较理论相变温度下降约20°C。
[0041]实施例3
[0042]在石英玻璃基片上制备二氧化钒薄膜，与实施例1不同之处在于钒靶和碳靶的溅射功率，具体步骤如下:
[0043]I)清洗玻璃基片，过程如下:先用清洁剂清洗玻璃表面，再用蒸馏水漂洗并烘干，然后用丙酮超声清洗30min，最后放入无水乙醇中超声清洗30min，烘干备用。
[0044]2)采用磁控溅射法，在上述玻璃基片上制备V/C复合薄膜，将石英基片固定于基片台上，放入金属钒靶(纯度99.99%)和石墨靶(纯度99.9%)，先抽低真空，然后开分子泵精抽至3.0X 10_3Pa。通入氩气(纯度99.999% )至腔内气压IPa，保持稳定。设定直流靶溅射功率为77W，射频靶溅射功率为300W。钒靶和碳靶溅射时间为5min。镀膜V/C复合膜60nm后将薄膜取出。
[0045]3)将溅射得到的掺C金属钒膜置于管式退火炉中，关闭炉门，设定5°C /min的升温速率升温至600°C，保温1.5h，然后让退火炉自然冷却至100°C以下，取出炉内样品。
[0046]4)对样品进行高低温透过率测试，透射谱如图4。通过透射谱可以看到，在2000nm处高低温透过率变化差值约为32%，可见光波段透过率峰值约为75%。与实施例1比较，可见光透过率略微上升，近红外透过率调节幅度有所下降，导致这一现象的原因是溅射过程增加了石墨靶的溅射功率，导致碳掺杂量增加。经过退火氧化后，薄膜的孔隙率有所增加。气孔的存在会让可见光直接透过。因此提高孔隙率能提高可见光透过率，但是近红外调节效率会有所降低。
[0047]实施例4
[0048]在石英玻璃基片上制备掺钨多孔结构二氧化钒薄膜，具体步骤如下:
[0049]I)清洗石英玻璃基片，过程如下:先用清洁剂清洗玻璃表面，再用蒸馏水漂洗并烘干，然后用丙酮超声清洗30min，最后放入无水乙醇中超声清洗30min，烘干备用。
[0050]2)采用磁控溅射法，在上述玻璃基片上制备钨掺杂V/C复合薄膜，将玻璃基片固定于基片台上，放入金属钒钨镶嵌靶(钨摩尔百分含量0.5% )和石墨靶(纯度99.9%)，先抽低真空，然后开分子泵精抽至3.0X 10_3Pa。通入氩气(纯度99.999%)至腔内气压IPa，保持稳定。设定直流靶溅射功率为77W，射频靶溅射功率为300W。金属钒钨镶嵌靶和碳靶共溅射时间为5min。镀膜钨掺杂V/C复合薄膜60nm之后将薄膜取出。
[0051]3)将溅射得到的掺钨V/C复合膜置于管式退火炉中，关闭炉门，设定5°C /min的升温速率升温至600°C，保温1.5h，然后让退火炉自然冷却至100°C以下，取出炉内样品。
[0052]4)对样品进行高低温透过率测试，透射谱图如图5所示，取2000nm处的变温透过率作热滞回线图如图6所示。通过透射谱可以看到，在2000nm处高低温透过率变化差值约为28%，可见光波段透过率峰值约为75%。与实施例5比较，高低温透过率变化差值有所降低，说明钨掺杂会导致薄膜的近红外调节能力减弱。通过热滞回线图可以得到薄膜的相变温度约为44 °C，较理论相变温度下降24°C。原因是钨的引入使得电子云密度增加，禁带宽度变窄，电子迀移更加容易。
【主权项】
1.一种多孔结构二氧化钒薄膜的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤: 1)对基片表面进行清洗； 2)利用磁控溅射在基片表面制备V/C复合薄膜，背底真空抽至3.0X 10_3Pa，通入氩气至工作气压为I?2.2Pa，溅射功率为77?300W，溅射时间为2?60min ； 3)对制备好的V/C复合薄膜退火得到具有相变性能的多孔二氧化钒薄膜，其中退火温度400?600 °C，退火时间30?90min。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I)对基片表面进行清洗的步骤具体为:先用清洁剂仔细清洗基片表面，再用蒸馏水漂洗并烘干，然后用丙酮超声清洗30min，最后放入无水乙醇中超声清洗30min，烘干备用。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤I)中的基片为普通玻璃、石英玻璃及透明导电氧化物玻璃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中磁控溅射采用的方式为金属钒靶与石墨靶共同溅射形成V/C复合薄膜或者为金属钒/掺杂元素复合靶与石墨靶共同溅射形成元素掺杂的VC复合薄膜。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属钒靶采用直流溅射，石墨靶采用射频溅射。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述多孔二氧化钒薄膜的厚度在20 ?150nm。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂元素为W、Mo、Al、T1、Nb、Ta或F元素，掺杂量为4wt %以下。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤3)中退火气氛为空气气氛。
9.一种智能节能窗玻璃，其特征在于，其包括根据权利要求1?8任一项所述制备方法制得的多孔结构二氧化钒薄膜。
【专利摘要】本发明公开了一种多孔结构二氧化钒薄膜的制备方法及应用。采用磁控溅射的方法，用石墨靶和金属钒靶，制备C掺杂金属钒膜；再将掺C的金属钒膜至于退火炉中，在大气条件下退火，得到有相变效果的多孔二氧化钒薄膜。通过控制两个靶材的溅射功率来调整C掺杂量，依据C掺杂量和金属钒膜的厚度选择最佳退火温度、退火时间，可以得到性能优异的二氧化钒薄膜，红外透过率调节幅度达到45％，可见光透过率可达70％。本发明采用的基片为普通玻璃、石英玻璃及透明导电氧化物玻璃，在智能窗、光存储器件与光电开关等领域具有广阔的应用前景。
【IPC分类】C23C14-58, C23C14-35, C23C14-08
【公开号】CN104775101
【申请号】CN201510195664
【发明人】陶海征, 朱本钦, 赵修建
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月22日