[發明專利]一種制備VO2

在審

• 申請號: 201811238298.4
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN111088477A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 南通安廣美術圖案設計有限公司
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/24;C23C14/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種制備VO₂薄膜的方法，步驟如下：用超聲波清洗儀對Al₂O₃基底表面進行去離子水清洗，再先后用丙酮溶液和無水乙醇清洗，吹干；將清洗好的Al₂O₃單晶襯底傳送至高真空生長室，抽真空使本底壓強優于1×10^?6Pa，旋轉襯底，并將襯底加熱到610?630℃，在金屬釩粉體被加熱至蒸發狀態后，打開氣體活化源并通入氧氣，將釩原子束和活性氧原子束噴射到襯底上進行反應，薄膜生長時間為34?36min，薄膜沉積完成后，通入N₂，使真空室溫度自然冷卻到150℃以下，取出即得。該方法制備出了表面光潔、呈淺黃色半透明狀的VO₂薄膜，薄膜結晶良好，純度高，表面均勻致密，具有良好的中紅外調制特性。

技術領域

本發明涉及一種制備VO₂薄膜的方法。

背景技術

VO₂是一種具有相變特性的功能材料，相變溫度接近室溫，為68℃左右。在相變溫度附近，VO₂的禁帶寬度將發生變化，發生絕緣體-金屬體的相轉變，材料的諸多物理參數，如折射率、紅外透射率、電阻率等將發生變化，在宏觀上表現為相變前后光學和電學物理性質發生突變，是當前的研究熱點。人們利用相變前后紅外透過率大幅降低的特性，可以設計出防高溫紅外線的綠色建筑用的節能玻璃，也可以在激光防護領域有所應用，這些研究都基于VO₂的薄膜形式。已有報道的VO₂薄膜制備方法有真空蒸鍍法、磁控濺射法、脈沖激光沉積法以及某些化學方法，比如溶膠-凝膠法等，這些報道均成功制備出了具有相變特性的VO₂薄膜，但是由于各種方法原理不同、工藝流程不同，造成薄膜的質量并不夠理想，主要體現在薄膜和基底的結晶度不高、均勻性和致密性不夠、不能大面積生長、薄膜組分不純等。目前可以對薄膜生長的各項參數進行精確控制的方法有分子束外延法，能夠制備出質量很高的VO₂外延單晶薄膜。由于Al₂O₃和VO₂的良好晶格匹配關系，易于利用分子束外延法在Al₂O₃基底上生長單晶VO₂薄膜。此外，Al₂O₃薄膜對可見光和紅外光都具備良好的透過率，滿足VO₂薄膜的實際應用和光學特性研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備VO₂薄膜的方法。

本發明通過下面技術方案實現：

一種制備VO₂薄膜的方法，包括如下步驟：利用超聲波清洗儀對Al₂O₃基底表面進行去離子水清洗25-35min，再先后用丙酮溶液和無水乙醇清洗20-30min，最后取出用吹風機吹干；將清洗好的Al₂O₃單晶襯底傳送至高真空生長室，抽真空使本底壓強優于1×10^-6Pa，旋轉襯底，并將襯底加熱到610-630℃，在10-20份金屬釩粉體被加熱至蒸發狀態后，打開氣體活化源并通入氧氣，將釩原子束和活性氧原子束噴射到襯底上進行反應，觀察晶振膜厚儀數字變化，控制釩原子束流速度在1.2-1.4nm/min，利用氣體流量計控制氧原子束流速度在3.8-4.2cm³/min，薄膜生長時間為34-36min，薄膜沉積完成后，為防止剩余氧氣繼續氧化VO₂薄膜，通入保護氣體N₂，使真空室溫度自然冷卻到150℃以下，取出即得；各原料均為重量份。

優選地，所述的方法中，利用超聲波清洗儀對Al₂O₃基底表面進行去離子水清洗30min。

優選地，所述的方法中，先后用丙酮溶液和無水乙醇清洗25min。