如图9所示，采用本发明实施例的制备方法得到的所述薄膜样品的表面平整致密，颗粒比较均匀。
[0100]但是与实施例3或实施例4中得到的含有V6O13晶体的非晶氧化钒薄膜的扫描式电子显微镜图(图3或图6)相比，本发明实施例得到的薄膜材料表面的颗粒的粒径较大，而且排布相对较松。出现上述现象的原因可能是由于热处理温度太高，造成薄膜再结晶或薄膜晶界融化等，薄膜出现孔洞，不致密。
[0101]电阻温度曲线测试:采用变温电阻率测量系统(S1-TZ200，中国)测量样品电阻随温度的变化。
[0102]参考图10，示出了本发明实施例5中所制备的含有V6O13晶体的非晶氧化钒薄膜的电阻温度曲线图。其中，横坐标是测量电阻值的温度范围，纵坐标是随温度变化的电阻值，室温电阻为1.9E4kQ，室温电阻温度系数TCR为2.47% /K，且没有相变的发生，但是该薄膜室温电阻太大已经不合适作为微测辐射热计使用。
[0103]实施例6
[0104]将硅片依次在纯度为99.99%的浓盐酸、丙酮、无水乙醇和去离子水中超声波清洗20min，烘干，得到清洁干燥的硅片。
[0105]把所述清洁干燥的硅片置于磁控溅射真空室内，将磁控溅射真空室抽真空至2X10 4Pa ;溅射气体为氧气和氩气的混合气体，氩气的气体流量为45sCCm，氧气的气体流量为1.1sccm ;通入氩气和氧气混合气体后调节所述磁控溅射的腔室的真空度为IPadII射功率为80W，溅射温度为100°C，在制备所述非晶体钒氧化物薄膜前需预溅射所述靶材1min,以去除所述靶材表面的杂质，再溅射lOmin，得到非晶体钒氧化物薄膜。
[0106]将磁控溅射得到的所述钒氧化物薄膜在快速热处理炉中进行退火处理，退火过程的具体条件参数为:搜索快速热处理炉内的真空度为lOOOPa，升温速度为80°C /s，升温至470°C保温600s，然后在5s降低所述热处理炉内的温至400°C，保温200s，再在1s内降低所述热处理炉内的温度至25°C，得到本发明所述的含有V6O13晶体的非晶氧化钒薄膜。
[0107]采用本发明实施例的含有V6O13晶体的非晶氧化钒的薄膜材料的制备方法可以大面积生产含有V6O13晶体的非晶氧化钒薄膜材料，所述薄膜材料的表面平整致密、颗粒比较均匀，生成的所述含有V6O13晶体的非晶氧化钒薄膜材料电阻适中，电阻随温度变化敏感，电阻温度系数大于2% /K，且在升降温过程中电阻变化稳定，没有出现电阻的跃迀，可用于制造微测辐射热计。同时，本发明的钒氧化物薄膜材料的制备工艺简单、材料制备的重复性高、薄膜材料的制备成本低和制备周期短，所以本发明的钒氧化物薄膜的制备方法适用于工业化使用。
[0108]以上对本发明所提供的一种含有V6O1;体的非晶氧化钒的薄膜材料，以及一种含有％013晶体的非晶氧化钒的薄膜材料的制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种含有V 6013晶体的非晶氧化钒薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 清洁干燥的硅片的制备:将硅片依次在纯度为99.99%的浓盐酸、丙酮、无水乙醇和去离子水中依次超声清洗20?30min，除去所述硅基片表面的杂质，然后对清洗后的所述硅基片进行烘干备用； 非晶体钒氧化物薄膜的磁控溅射制备:溅射过程以金属钒靶为靶材，以清洁干燥的硅片为衬底，以氩气为溅射气体，以氧气为反应气体，共同通入磁控溅射腔室内，在所述硅片基底上沉积非晶体钒氧化物薄膜； 所述溅射过程的具体参数如下:把清洁干燥的硅片置于磁控溅射真空室中，将磁控溅射真空室抽真空至0.5X 10 5Pa?9X 10 4Pa,通入的所述氩气的气体流量为38sccm?55sccm，所述氧气的气体流量为0.7sccm?1.4sccm，通入所述氩气和所述氧气后调节所述磁控溅射真空室的真空度为0.3Pa?2.5Pa，所述溅射过程中所述衬底的温度为25°C?3500C，溅射的功率为50W?100W，在制备所述非晶体钒氧化物薄膜前，采用相同的溅射条件预溅射所述靶材5?20min，以去除所述靶材表面的杂质，再经过3?20min溅射得到非晶体钒氧化物薄膜； 含有％013晶体的非晶氧化钒薄膜的热处理制备:将制备的所述非晶体钒氧化物薄膜放入快速退火炉中进行热处理，热处理过程中的具体参数如下:热处理过程的真空度为500Pa?5000Pa，升温速度为60°C /s?100°C /s，温度升高至450°C?520°C，保温时间为400s?800s，在5s?1s内降低所述退火炉内的温度至350°C?400°C，保温时间为200s，然后在1s?20s内将所述退火炉内的温度降低至25°C，得到所述含有V6O13晶体的非晶氧化钒薄膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 使用的所述金属钒靶中金属靶的纯度为99.999% ； 所述溅射气体中所述氧气和所述氩气纯度分别为99.999%。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述非晶体钒氧化物薄膜的制备过程中，所述溅射过程中的具体参数如下: 将磁控派射真空室抽真空至0.5X 10 4Pa?4X 10 4Pa,所述派射气体中所述氩气的气体流量为43sccm?50sccm，所述氧气的气体流量为0.9sccm?1.2sccm，通入所述氩气和所述氧气后调节所述磁控溅射真空室的真空度为0.5Pa?1.5Pa，溅射时所述衬底的温度为50 °C?200 0C，溅射功率为70W?90W，在制备所述非晶体钒氧化物薄膜前，采用相同的溅射条件预派射所述革E材1min?15min，以去除所述革E材表面的杂质，再经过5min?15min溅射得到非晶体钒氧化物薄膜。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述含有V6013晶体的非晶氧化钒薄膜的制备过程中，所述热处理过程中的具体参数如下:所述退火炉内的真空度为100Pa?3000Pa，热处理升温速度为60°C /s?100°C /s，温度先升至460°C?480°C，保温500s?700s，然后在5s?1s内降温至350°C?400°C，保温200s，最后在1s?20s内降至25°C。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述非晶体钒氧化物薄膜的制备过程中，所述溅射过程中的具体参数如下: 将所述磁控溅射真空室抽真空至4X 10 4Pa ;溅射气体为氧气和氩气的混合气体，氩气的气体流量为43sccm，氧气的气体流量为0.9sccm ;通入氩气和氧气混合气体后调节所述磁控溅射的腔室的真空度为0.5Pa，溅射的功率为70W，溅射时衬底的温度为200°C ;在制备所述非晶体钒氧化物薄膜前，采用相同的溅射条件预溅射所述靶材lOmin，以去除所述靶材表面的杂质，采用相同的溅射条件再溅射15min，停止溅射，关闭加热电源，使衬底自然降温至室温25°C。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述含有V6013晶体的非晶氧化钒薄膜的制备过程中，所述热处理过程中的具体参数如下: 退火过程中所述热处理炉内的真空度为3000Pa，升温速度为60°C /s，升温至480°C，保温500s，然后对所述热处理炉进行降温，在5s内将所述热处理炉内的温度降到400°C，保温200s，再经过1s内将所述热处理炉内的温度降到25°C。7.根据权利要求1?6任一项所述的方法制备的一种含有V6O13晶体的非晶氧化钒薄膜材料，其特征在于， 所述薄膜材料包括晶体相钒氧化物和非晶体相钒氧化物，其中所述晶体相钒氧化物为V6O130
【专利摘要】本发明提供了一种含有V6O13晶体的非晶氧化钒薄膜材料和制备方法，所述方法包括：制备清洁干燥的硅片；溅射过程以金属钒靶为靶材，以清洁干燥的硅片为衬底，以氩气为溅射气体，以氧气为反应气体，共同通入磁控溅射腔室内，在所述硅片基底上沉积非晶体钒氧化物薄膜；将制备的所述非晶体钒氧化物薄膜放入真空退火炉中，进行热处理，热处理后得到所述含有V6O13晶体的非晶氧化钒薄膜。依据本发明的制备方法可以大面积生产含有V6O13晶体的非晶氧化钒薄膜材料，制备的所述薄膜材料的表面平整致密、材料的颗粒比较均匀。同时，生成的所述薄膜材料电阻适中，电阻随温度变化敏感，电阻温度系数大于2％/K，且在升降温过程中电阻变化稳定，可用于制造微测辐射热计。
【IPC分类】C23C14/58, C23C14/08, C23C14/35
【公开号】CN105018881
【申请号】CN201510401564
【发明人】李静波, 苏玉玉, 金海波, 豆艳坤
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月9日