离子掺杂VO2薄膜制备及热致相变性能研究

摘要

VO2是一种具有热致相变性能的金属氧化物,其相变温度为68℃,相变时VO2在单斜金红石结构与四方金红石结构之间发生转变,同时其电学、光学性能也发生突变。为了使VO2材料更好的应用于“智能窗”领域,本文以优化制备工艺参数、降低VO2相变温度、提高薄膜透光率作为研究重点。
　　研究结果表明:以V2O5粉末为反应原料配制溶胶,溶胶最佳浓度为30g/L,添加阿拉伯树胶为分散剂,以浸渍提拉法镀制薄膜,最佳提拉速度为0.3cm/s。对薄膜样品进行预热处理时,升温速度为0.5℃/min至350℃,保温2h,以同样速度降至室温。随后进行热处理,在N2保护下,控制热处理升温速度为10℃/min,升温至550℃,保温1h后以同样速度降温到室温。
　　离子掺杂可以改变VO2相变温度,考察了掺杂NaWO4·2H2O和MoO3对相变温度的影响,当掺杂量W(wt.％,NaWO4·2H2O:V2O5)分别为1%、3%、5%时,相变温度分别为45℃、30℃和20℃以下;当掺杂量Mo(wt.%,MoO3·2H2O:V2O5)分别为1%、3%、5%时,相变温度为50℃、40℃、30℃。复合掺杂对VO2相变温度的改变比掺同等量单一离子对相变温度的改变幅度大。通过离子掺杂手段可制得温度可调控的VO2材料。
　　为了改善薄膜易起泡、脱皮等现象,在玻璃基片上镀制一层缓冲层,加强膜层与基片结合能力,同时也阻隔了玻璃基片中粒子扩散到功能层中而影响其性能,本实验选取TiO2薄膜作为缓冲层;为了更好的将VO2薄膜应用到“智能窗”方向,需提高薄膜的透光率,由于SiO2的折射率小于VO2薄膜的折射率,所以选择镀制SiO2薄膜作为增透层。结果发现,在波长为550nm处薄膜透光率由复合前的62.5%提高到复合后的70.3%。

目录

离子掺杂VO2 薄膜制备及热致相变性能研究

PREPARATIOPREPARATION OF ION-DOPED VO2 THIN FILMAND RESEARCH ON THE THERMALLYINDUCED PERFORMANCE

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题背景及研究目的和意义

1.2VO2结构与性能

1.3VO2的应用

1.4VO2薄膜的制备

第2章实验材料及研究方法

2.1试验试剂及仪器

2.2实验流程

2.3实验方法

2.4测试与表征

第3章VO2薄膜的制备及其表征

3.1溶胶-凝胶工艺研究

3.2热处理工艺的研究

3.3VO2薄膜表征分析

3.4本章小结

第4章VO2薄膜掺杂改性研究

4.1掺杂方法

4.2掺杂对相变温度影响

4.3复合掺杂对VO2相变温度的影响

4.4掺杂对VO2微观结构的影响

4.5掺杂对VO2薄膜光学性能的影响

4.6本章小结

第5章VO2多层膜系对光学性能影响研究

5.1VO2多层膜系设计机理

5.2缓冲层TiO2薄膜的制备

5.3增透层SiO2薄膜的制备

5.4复合薄膜透光率研究

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢