纳米VO_2薄膜材料的制备及其光学性能的研究

【摘要】：能够根据环境温度的变化而改变太阳红外辐射能量的窗户称之为智能窗或者灵巧窗。利用智能窗可以按照需要调节进入室内的能量,它能根据室内温度自动调节对太阳光能的透过率。在冬天,当室内温度低时,红外光进入室内,提高室内温度; 在夏天室内温度高时,智能窗自动降低红外光的透过率,阻止室内温度升高,起到冬暖夏凉的作用。 在智能窗发展过程中,热致相变型二氧化钒薄膜由于其具有独特的变色性能而受到人们越来越多的关注。所以各发达国家对该领域的研究工作十分重视。本文着重地研究了在石英玻璃衬底上制备纳米多晶结构氧化钒薄膜的工艺,然后对薄膜电学特性和光学性能进行了测试和分析,最后提出了改善光学性能的方法。 本文研究重点有三个部分: 第一,通过离子束反应溅射和退火工艺在石英玻璃衬底上制备出低温相变的氧化钒热敏薄膜。运用四探针测试仪、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和X 射线衍射(XRD)分析了薄膜的电阻、热致回线、表面形貌和薄膜的相结构组成等电学性能。薄膜的电学性能测试表明其相变温度已经靠近室温,HRTEM 及XRD 显示这种薄膜含有纳米量级的VO_2颗粒。 第二,为薄膜光学特性的测试搭建了光学平台。用其承载样品放入现有的光学测试装置中,可很好的测量不同温度下的样品透射谱.发现该材料在相变前后具有良好的红外光开关特性。为开展VO_2 薄膜材料在智能窗类光电产品的应用研究打下了良好的基础。 第三,在老师的指导下,研究国内外文献,提出改善低温相变纳米VO2薄膜可见光透过率的新思路。通过离子束反应溅射在低温相变氧化钒薄膜上,镀制SiO2减反膜进行光学设计,取得了较好的实验效果。并探讨性地分析了其中对氧化钒薄膜的影响,这方面不仅国内还没看到文献报道,而且国外研究的也比较少。