[發明專利]一種利用高能脈沖反應磁控濺射制備二氧化釩智能熱控器件的方法

有效

• 申請號: 201811533297.2
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109518148B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 趙九蓬;張偉巖;豆書亮;李垚;任飛飛;陳曦
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/18;C23C14/16;C23C14/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種利用高能脈沖反應磁控濺射制備二氧化釩智能熱控器件的方法，其特征在于：該方法按照以下步驟進行：

步驟一：利用高能脈沖靶磁控濺射裝置在基底表面沉積金屬反射層

依次用丙酮、甲醇和超純水對超聲基底清洗10~20min，將基底放入高能脈沖靶磁控濺射裝置的濺射倉內，將濺射倉抽成真空，加熱基底，然后向濺射倉內通入氬氣；以金、銀或鋁為靶材，在基底表面沉積金屬反射層；

步驟二：在金屬反射層表面沉積VO₂功能層

以釩為靶材，向高能脈沖靶磁控濺射裝置的濺射倉內通入氬氣和氧氣的混合氣，在金屬反射層表面沉積VO₂功能層；

步驟二所述在金屬反射層上沉積VO₂功能層的具體沉積參數為：VO₂的制備溫度為250~500℃、壓強為0.8~1.2Pa、氧氣流量為1~10sccm、氬氣流量為50~90sccm、濺射時間為10~300min、脈沖頻率為10~500Hz、電源功率為50~500W、基片偏壓為-100~-300V；

步驟三：在VO₂功能層表面沉積保護層

以Al或Hf為靶材，向高能脈沖靶磁控濺射裝置的濺射倉內通入氬氣和氧氣的混合氣，在VO₂功能層表面沉積保護層，得到的VO₂薄膜通過感知環境的溫度實現可逆的相變，進而調控器件的發射率；當溫度高于VO₂相變溫度時VO₂為金紅石相，紅外高發射；但溫度低于相變溫度時VO₂為單斜相，紅外高透過。

2.根據權利要求1所述的利用高能脈沖反應磁控濺射制備二氧化釩智能熱控器件的方法，其特征在于：步驟一所述金屬反射層的厚度為20~500nm。

3.根據權利要求1所述的利用高能脈沖反應磁控濺射制備二氧化釩智能熱控器件的方法，其特征在于：步驟一所述加熱基底至溫度為250~500℃。

4.根據權利要求1所述的利用高能脈沖反應磁控濺射制備二氧化釩智能熱控器件的方法，其特征在于：步驟一所述將濺射倉抽成真空至真空度為1×10^-4~2.4 ×10^-3Pa。

5.根據權利要求1所述的利用高能脈沖反應磁控濺射制備二氧化釩智能熱控器件的方法，其特征在于：步驟一所述在基底上沉積金屬反射層的具體沉積參數為：金屬反射層的制備溫度為300~500℃、壓強為0.6~1.2Pa、氬氣流量為50~90sccm、濺射時間為10~300min、脈沖頻率為10~500Hz、電源功率為50~500W、基片偏壓為-100~-300V。

6.根據權利要求1所述的利用高能脈沖反應磁控濺射制備二氧化釩智能熱控器件的方法，其特征在于：步驟二所述VO₂功能層的厚度為10~800nm。

7.根據權利要求1所述的利用高能脈沖反應磁控濺射制備二氧化釩智能熱控器件的方法，其特征在于：步驟三所述保護層的厚度為10~500nm。

8.根據權利要求1所述的利用高能脈沖反應磁控濺射制備二氧化釩智能熱控器件的方法，其特征在于：步驟三所述在VO₂功能層上沉積保護層的具體沉積參數為：保護層的制備溫度為250~500℃、壓強為0.8~1.2Pa、氧氣流量為5~10sccm、氬氣流量為50~90sccm、濺射時間為10~300min、脈沖頻率為10~500Hz、電源功率為50~500W、基片偏壓為-100~-300V。

9.根據權利要求1所述的利用高能脈沖反應磁控濺射制備二氧化釩智能熱控器件的方法，其特征在于：步驟一所述基底為石英玻璃、硅酸鹽玻璃或硅片。