专利名称：在硅片上复合VO<sub>2</sub>片状和多孔纳米结构的相变材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及相变型材料、光电子材料与器件技术领域，具体地说是一种在硅衬底上生长两种V(^纳米结构(片状和多孔状)的相变型材料及其制备方法。
背景技术：
V02是一种热致相变型材料，对块体V02来说，当温度低于68°C时，V02处于半导体态，为单斜晶系结构；当温度高于6『C时，V02转变为金属态，具有四方金红石结构，而且相变非常迅速。伴随着晶系结构的变化，电阻率、磁化率、光透射率和反射率都产生突变。这些性质使得V02成为一种有广泛应用前景的光电转换材料、光存储、激光保护和智能窗材料。
近来，人们利用各种方法(溶液法，分子束外延，脉冲激光沉积，金属有机物化学气相沉积等)制备出了各种不同的一维V02纳米结构，例如纳米线，纳米带，纳米管，纳米棒等，并对这些纳米结构的光电特性进行了研究。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两种V02纳米结构(片状和多孔
状)的相变材料，该材料能降低相变温度(68t:)，适合于集成纳米光电子器件的应用。 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 —种在硅片上复合两种V02纳米结构(片状和多孔状)的相变材料，包括衬底，其特点在于该衬底采用硅片，该衬底表面生长有V02晶体；所述的V(^晶体沿垂直于衬底方向生长。 上述的V02晶体处于半导体态，为单斜晶系结构。
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1. 6 2. 0g草酸晶体溶于100ml去离子水中，再加入1. 5g 1. 8g五氧化二钒粉末，搅拌至完全溶解； b、在硅片上生长V02片状和多孔纳米结构 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160 18(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片状和多孔纳米结构的相变材料。
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，重复性高等优点，且生成的V02晶体具有特殊的结构(片状和多孔状)，可以降低相变温度(68°C )。且本发明采用硅 片作为衬底，将V02片状和多孔状纳米结构生长在硅衬底上，可结合目前成熟的半导体硅集 成电路工艺，适合于集成纳米光电子器件。
图1为本发明相变材料的X射线衍射图
图2为本发明实施例1所得相变材料的SEM图
图3为本发明实施例2所得相变材料的SEM图
具体实施例方式
实施例1 a、配置反应溶液 将1. 9g草酸晶体溶于100ml去离子水中，再加入1. 5g五氧化二钒粉末，搅拌至完 全溶解。 b、在硅片上生长V02片状纳米结构 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，自然降温后即可制得所需 材料。 实施例2 a、配置反应溶液 将1. 6g草酸晶体溶于100ml去离子水中，再加入1. 8g五氧化二钒粉末，搅拌至完 全溶解。 b、在硅片上生长V02多孔状纳米结构 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高压釜，将高压 釜密封好后放入鼓风干燥箱，在18(TC温度下保持反应36小时，自然降温后即可制得所需 材料。
权利要求
一种在硅片上复合VO2片状和多孔纳米结构的相变材料，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，其特征在于所述V02晶体处于半导体态，为单斜晶系结构。
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1. 6 2. Og草酸晶体溶于100ml去离子水中，再加入1. 5g 1. 8g五氧化二钒粉末，搅拌至完全溶解；b、 在硅片上生长V02片状和多孔纳米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160 18(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片状和多孔纳米结构的相变材料。
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两种VO2纳米结构(片状和多孔状)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呈单斜晶系结构；制备方法采用草酸水溶液加入五氧化二钒粉末置于高压釜中反应，得到VO2片状和多孔状纳米结构。本发明具有成本低，生长条件简单，重复性高等优点，且生成的VO2晶体具有特殊的纳米结构，能降低相变温度；且本发明采用硅片作为衬底，将VO2片状和多孔状纳米结构生长在硅衬底上，可结合目前成熟的半导体硅集成电路工艺，适合于集成纳米光电子器件。
文档编号B82B1/00GK101746712SQ200910200298
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