溶胶-凝胶法制备二氧化钒薄膜及其光谱性能研究

摘要

本文利用溶胶-凝胶法以V2O5为原料制备了VO2薄膜，采用变温透射光谱研究了VO2薄膜的相变特性，并在VO2薄膜表面沉积了SiO2二维光子晶体，改变了VO2薄膜的颜色，并提高了其可见透过比。
　　首先,利用水淬法获得V2O5溶胶，添加PVP与V2O5溶胶粒子发生氢键反应，改善了溶胶的稳定性；增强了溶胶对基板的润湿性，改善了成膜工艺。通过对干燥的V2O5杂化凝胶进行TG-DTA测试，分析了凝胶在升温过程中的变化，确定了热处理参数。
　　其次，在玻璃基板上V2O5凝胶膜进行热处理，根据不同热处理温度和不同保温时间的热处理结果，分析了V2O5凝胶膜在热处理过程中PVP的作用，并且指出了玻璃基板上不能够获得纯VO2的原因是玻璃基板中Na+的扩散阻止了V2O5向VO2转变。
　　再次，采用正交实验在石英基板上制备获得VO2薄膜。对S6薄膜进行XPS和拉曼光谱的分析，表明S6薄膜是纯VO2薄膜。对VO2薄膜的相变特性研究表明，VO2薄膜的表面形貌和厚度对VO2薄膜的相变特性影响非常大，表面凸起有利于提高VO2薄膜的可见透过比；厚度增加能够减小可见透过比，增大热调控能力。采用提拉法获得的VO2夹芯双面薄膜有助于提高薄膜的热调控能力。
　　最后，在VO2薄膜表面沉积了SiO2二维光子晶体，获得VO2/SiO2表面复合微结构。该结构能够改变VO2薄膜的颜色，并且在可见波段能够提高对薄膜的可见透过比。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 智能窗技术

1.3 VO2热致变色智能窗

1.3.1 VO2热致变色机理简介

1.3.2 智能窗光学性能

1.3 .3 VO2智能窗研究现状

1.4 光子晶体技术

1.5 研究内容和研究方案

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究方案

第2章 实验材料及仪器

2.1 实验材料

2.2 实验仪器

2.3 测试仪器

2.3.1 脉冲激光Zeta电位分析仪

2.3.2 FTIR红外变换光谱仪

2.3.3 差热-热重综合热分析仪

2.3.4 电子扫描显微镜

2.3.5 X射线衍射谱仪

2.3.6 X射线光电子能谱仪

2.3.7 拉曼光谱仪

2.3.8 可见近红外光谱仪

第三章 VO2薄膜制备工艺研究

3.1 V2O5溶胶制备

3.2.1 基板处理

3.2.2 成膜工艺

3.3 V2O5凝胶热分析

3.4 VO2薄膜制备工艺研究

3.4.1 前处理温度研究

3.4.2 热处理时间研究

3.4.3 热处理温度研究

3.4.3 PVP对热处理的影响

3.4.4 V2O5凝胶薄膜热处理变化分析

3.5 本章小结

第四章 VO2薄膜光谱性能研究

4.1 VO2薄膜制备

4.2 VO2薄膜表征

4.2.1 VO2薄膜物相表征

4.2.2 VO2薄膜的成分表征

4.2.3 VO2薄膜的表面形貌表征

4.2.4 VO2薄膜的厚度表征

4.3 VO2薄膜相变特性

4.3.1 VO2可见透射光谱

4.3.2 VO2薄膜的相变温度

4.3.3 VO2光谱性能分析

4.4 VO2/SiO2表面复合微结构的制备及光谱性能

4.4.1 VO2/SiO2表面复合微结构的制备

4.4.2 VO2/SiO2表面复合微结构形貌表征

4.4.3 VO2/SiO2表面复合微结构光谱性能

4.4.4 VO2/SiO2表面复合微结构的颜色

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢