射频磁控溅射法制备TixV1-xO2薄膜及其表征

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yedixx
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VO2因其具有重要的热致相变特性而被广泛的研究。VO2发生的是金属-半导体可逆相变,其相变温度大约为68℃,同时伴随着光学性质和电学性质的突变。相对其他相变氧化物而言,VO2相变温度最为接近室温,而且相变前后光电性能变化幅度较大,因此VO2薄膜在智能窗材料、信息存储、光电开关、激光防护等领域具有重要的应用价值。   本文采用射频磁控溅射的方法,在c-Al2O3(0001)衬底上分别制备得到了VO2薄膜和TixV1-xO2薄膜,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微技术(AFM)、拉曼光谱(Raman)和紫外-可见-近红外光谱(UV-Vis-NIR)等分析测试方法对薄膜结构及其光学性能进行了表征分析,并且着重研究了TixV1-xO2薄膜的制备、结构和光学性能,同时计算TixV1-xO2薄膜的太阳能智能调节率和光学带隙。实验结果及分析表明:   采用射频磁控溅射的方法,在c-Al2O3(0001)衬底上制备得到了高含量的单斜相VO2薄膜,并且此种沉积镀膜方法得到的VO2薄膜形核及生长过程属于三维岛状生长模式。制备得到的VO2薄膜厚度较薄时,为不连续薄膜,薄膜存在着晶格缺陷,其相变温度为60~61℃;当VO2薄膜厚度达到20 nm之后,形成了连续薄膜,其相变温度为67~68℃。   对于本文制备的TixV1-xO2复合薄膜来说,无论从Ti含量还是V含量的角度来看,随着元素含量的不断增加,薄膜的结晶程度均逐渐变差。随着Ti含量的增加,TixV1-xO2薄膜的太阳能智能调节率逐渐降低直至消失,薄膜的热致变色特性和热滞特性也逐渐减弱直至消失。TixV1-xO2薄膜的光学带隙随着Ti含量的增加而变宽,光响应范围发生蓝移,这说明Ti元素的引入对薄膜的光吸收性能影响较大;其光学带隙随着V含量的增加而变窄,光响应范围发生红移,从紫外区向可见光区域移动,提高了薄膜对可见光的吸收率。
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