[發明專利]一種高價金屬陽離子摻雜制備的B相VO2熱敏薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201610176125.9
• 申請日: 2016-03-26
• 公開（公告）號: CN105624629A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 高彥峰;萬冬云;熊平;郭貝貝
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;C23C14/58
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

1.一種高價金屬陽離子（M）摻雜制備的B相VO₂熱敏薄膜，其特征在于，所述B相VO₂熱敏 薄膜包括有襯底及高價金屬陽離子(M)摻雜的B相VO₂：

所述襯底為石英玻璃、或單晶硅、或陶瓷基板、或電路元件；

所述高價金屬陽離子（M）的摻雜元素包括Nb、或Ta、或Mo、或W中任一種；

并且所述摻雜元素總量為V元素的0.25mol%～20mol%，優選1.0mol%～3.0mol%；所 述的摻雜元素為沿膜厚方向的均勻摻雜和梯度摻雜；摻雜薄膜厚度為50nm～500nm，優選 的厚度為80nm～200nm。

2.一種高價金屬陽離子（M）摻雜制備的B相VO₂熱敏薄膜的制備方法，其特征在于，具有 以下的過程和步驟:

a.清洗襯底

按常規清洗流程清洗；所述的襯底為單晶硅、或石英玻璃、或陶瓷基板、或電路元件；

b.在所述的襯底上雙靶共濺射沉積薄膜

將清洗好的基片襯底放入腔室內,將真空抽至5×10^-4Pa以下,以金屬V靶、VO₂或V₂O₅陶 瓷靶和摻雜金屬靶為靶材共濺射；所述摻雜金屬靶為W、Nb、Mo、Ta中的任一種；所述的金屬V 靶、VO₂或V₂O₅陶瓷靶用射頻濺射沉積；濺射功率為30～200W；摻雜金屬靶用直流濺射沉積， 濺射功率為1～30W，在氬氣或氬氣和氧氣混合氣氛下,工作壓力0.1～3Pa；沉積時間為 500～1000s，在常溫下共濺射沉積薄膜；

c.將共濺射所得的薄膜退火

將所得的共濺射薄膜放入管式爐中，密封，先利用機械泵抽取本底真空至1Pa以下，停 止抽真空，往管式爐通入Ar，對管式爐爐管洗氣2次，退火過程中往管式爐內持續通入Ar，氣 體流量30～100ml/min，在Ar氣氛下，退火溫度為300～500℃，保溫時間為10～240min， 退火完后自然冷卻，得到金屬陽離子摻雜的B相VO₂薄膜。

3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的氧氣和氬氣的氣體的流量比為(0 ~1):50，所述的氧氣和氬氣為高純氧和高純氬,純度大于99.99%。

4.一種高價金屬陽離子（M）摻雜制備的B相VO₂熱敏薄膜的應用或用途，其特征在于，可 應用于非制冷焦平面紅外探測器。