专利名称：在硅片上复合VO<sub>2</sub>纳米花结构的相变材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及光电子材料、半导体材料与器件技术领域，具体地说是一种在硅衬底 上生长vo2纳米花结构的相变材料及其制备方法。
背景技术：
V02作为一种热致相变化合物，单晶状态下在温度t " 68°C附近会呈现出明显的 金属-半导体相变特点。当温度低于6『C时，V(^处于半导体态，为单斜晶系结构；当温度 高于6『C时，V(^转变为金属态，具有四方金红石结构，而且相变非常迅速。伴随着相变的 发生，它的许多物理性质，如折射率n、反射率R以及电阻率等均发生突变，其中电阻率的变 化幅值更是可以高达104量级，利用它的这些特点，V(^可广泛应用于电开关和光开关器件。 作为功能材料，它在温度传感、光存储、可变反射率镜、激光防护和智能窗等领域有广泛应 用前景。 近来，人们利用各种方法(溶液法，溶胶凝胶法，热蒸发法等)制备出了各种不同 的V02薄膜和一维V02纳米结构，例如，纳米线，纳米带，纳米棒等，并对这些纳米结构的相变 特性进行了研究。但是能应用于大规模生产的方法很少，且反应条件苛刻，生产成本高昂。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种在硅衬底上复合V02纳米花结构的相变材料，该
材料可结合目前成熟的半导体硅集成电路工艺，用于集成纳米光电子器件。 本发明的第二个目的在于提供上述材料的制备方法，以解决现有V02纳米材料制
备方法条件苛刻，成本高的问题，提供一种低成本，高重复性，适用于大规模工业生产的新方法。 为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案 —种在硅片上复合V02纳米花结构的相变材料，包括衬底，其特征在于该衬底采用
硅片，其表面生长有V02晶体；所述的V02晶体沿垂直于硅衬底方向生长。 上述的V02晶体为花状结构，纳米花直径约为10 ii m，花瓣直径为2-3 y m。 制备上述相变材料的方法包括以下具体步骤 a、配置反应溶液将0. 7 0. 9g草酸(C2H204)粉末溶于40ml水中，用磁力搅拌器搅拌，粉末全部溶 解后，在溶液中加入0. 2g 0. 4g五氧化二钒(V205)粉末，继续搅拌，形成桔黄色溶液；
b、在硅片上生长V02纳米花结构 先将清洗干净的硅片放入高压釜中，再将上述的溶液倒入高压釜，将高压釜密封 好后放入鼓风干燥箱，在150 16(TC温度下保持反应24 36小时，自然降温后，即制得在 硅片上复合V02纳米花结构的半导体材料。
所述反应是在密封的高压釜中进行的。 本发明与现有技术相比，具有成本低，生长条件简单，重复性高，安全等优点，所制得的相变材料以硅片作为衬底，其上生成的V(^具有特殊的纳米花结构，该材料可结合目前 成熟的半导体硅集成电路工艺，用于集成纳米光电子器件。
图1为本发明所得相变材料的X射线衍射图
图2为本发明实施例1纳米花结构的SEM图
图3为本发明实施例1纳米花结构放大倍数的SEM图
具体实施例方式
实施例1 a、配置反应溶液 将0. 75g草酸(C2H204)粉末溶于40ml水中，用磁力搅拌器搅拌，粉末全部溶解后， 在溶液中加入0. 25g五氧化二钒(V205)粉末，继续搅拌，形成桔黄色溶液；
b、在硅片上生长V02纳米花结构 先将清洗干净的硅(100)片放入高压釜中，再将上述的溶液倒入50ml的高压釜，
将高压釜密封好后放入鼓风干燥箱，在16(TC温度下保持反应24小时，自然降温后，即制得
在硅片上复合V02纳米花结构的相变材料。 实施例2 a、配置反应溶液 将0. 85g草酸(C2H204)粉末溶于40ml水中，用磁力搅拌器搅拌，粉末全部溶解后， 在溶液中加入0. 35g五氧化二钒(V205)粉末，继续搅拌，形成桔黄色溶液；
b、在硅片上生长V02纳米花结构 先将清洗干净的硅(111)片放入高压釜中，再将上述的溶液倒入50ml的高压釜， 将高压釜密封好后放入鼓风干燥箱，在15(TC温度下保持反应36小时，自然降温后，即制得 在硅片上复合V02纳米花结构的相变材料。
权利要求
一种在硅片上复合VO2纳米花结构的相变材料，包括衬底，其特征在于该衬底采用硅片，其表面生长有VO2晶体；所述的VO2晶体沿垂直于衬底方向生长。
2. 根据权利要求1所述的相变材料，其特征在于上述的V02晶体为花状结构，纳米花直 径约为10 ii m，花瓣直径为2 3 ii m。
3. —种权利要求1所述相变材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下具体步骤a、 配置反应溶液将0.7 0. 9g草酸(C2H204)粉末溶于40ml水中，用磁力搅拌器搅拌，粉末全部溶解后， 在溶液中加入0. 2g 0. 4g五氧化二钒(V205)粉末，继续搅拌，形成桔黄色溶液；b、 在硅片上生长V02纳米花结构先将清洗干净的硅片放入高压釜中，再将上述的溶液倒入高压釜，将高压釜密封好后 放入鼓风干燥箱，在150 16(TC温度下保持反应24 36小时，自然降温后，即制得在硅片 上复合V02纳米花结构的相变材料。
4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于反应是在密封的高压釜中进行。
全文摘要
本发明公开了一种在硅片上复合VO2纳米花结构的相变材料及其制备方法，其材料包括衬底，该衬底采用硅片，其衬底表面生长有VO2晶体；所述的VO2晶体沿垂直于硅衬底方向生长并为花状结构，纳米花直径约为10μm，花瓣直径为2～3μm。制备方法采用草酸和五氧化二钒的混合水溶液置于高压釜中反应，得到VO2纳米花结构。本发明具有成本低，生长条件简单，重复性高，安全等优点，所制得的相变材料以硅片作为衬底，其上生成的VO2具有特殊的纳米花结构，该材料可结合目前成熟的半导体硅集成电路工艺，用于集成纳米光电子器件。
文档编号B81C1/00GK101746705SQ200910200299
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者倪娟, 朱自强, 蒋雯陶, 郁可 申请人:华东师范大学