[发明专利]相变型二氧化钒薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新薄膜材料技术领域，尤其是一种可用于智能窗、节能智能玻璃)、MEMS(VO₂微光开关，传感器) 等领域的相变型二氧化钒薄膜及其制备方法。

背景技术

节能、环保、智能和安全是新材料功能材料开发的主题。在薄膜材料技术领域中，目前有很多热反射辐射材料，如日本专利JP 98-120946，德国专利 DE 19501114和中国专利公告号CN 1030142、CN 1204672、CN 1405248A、CN 1434063A。上述公开专利技术主要在传统的低红外光吸热无机涂料(如钛白粉、氧化锌、硫酸钡、氧化硅等)组合的基础上，依赖高分子成膜材料和传统无机材料反射红外光的性能实现红外隔热涂层反射红外光，但这些中红外隔热涂层的反射红外光效率不高，多数红外光反射率低于75%；红外隔热涂层只有反射红外光的功能，而在低温下没有透射红外光的作用，不具有自动调节温度的功能。

目前，对于氧化钒性质比较全面的研究最早是由贝尔实验室的F.J.Morin完成的。再次之后，随着对氧化钒性质的研究逐渐深入，发现氧化钒晶格结构和空间排列各不相同，各种晶体结构的点穴性质和光学性质也差别很大最受关注的一个相结构式相变的二氧化钒VO₂。VO₂单晶材料有优良的电学(在转换温度68℃处，在0.1℃温度变化范围内，其电阻变化可达5个数量级)、光学性能。在VO₂单晶的半导体-金属相相变属于一级相变，伴随相变单晶出现小的院子位移，但体积膨胀系数很大(约0.044%)。VO₂多晶材料在特定温度附近发生半导体-金属相转变，这种相变导致电阻率突变。据此研究的领结热敏电阻(CTR)是一种开关型温度期间。VO₂多晶薄膜的电阻率变化一般在2-4个数量级，这完全由制备条件所决定。因此，制备性能好、成本低的多晶相变氧化钒薄膜近来成为研究的热点。

在中国专利，专利申请号200410060770.1中，VO₂的相变温度为28℃~67℃可调，其工业化可行性不高。

此外，文献“Thermochromism of rapid annealed VO2 and Sn-doped VO2 thin films”,Thin Solid films,290-291(1999)30-33.报道了VO₂相变材料的制备，主要由VO₂单相形成，具有较高的相变温度点，能在68℃左右发生相变，得到电阻、透过率的变化。该方法在制备过程中掺入了杂质，杂质改变了区域的应力水平，使得材料不够稳定，容易产生偏西，从而影响其稳定性。

 

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种相变型二氧化钒薄膜及其制备方法。本发明的相变温度为27℃，在高温时具有反射红外光的功能，而在低温下具有透射红外光的作用，实现了自动调节温度的目的，同时性能稳定。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种相变型二氧化钒薄膜，为多层结构，其特征是：包括基层，所述的基层上设有二氧化钒纳米薄膜层，所述的二氧化钒纳米薄膜层上设有红外透光膜层。

所述的二氧化钒纳米薄膜层为采用离子束反应溅射法沉积二氧化钒薄膜层。

所述的红外透光膜层为膜堆红外透光膜，由高折射率膜和低折射率膜蒸镀或溅射镀膜而成。

作为优选的，所述的高折射率膜为Tio₂薄膜，所述的低折射率膜为Sio₂薄膜。

作为优选的，所述的红外透光膜层由6层膜蒸镀或溅射镀膜而成，由下至上依次为第一膜层、第二膜层、第三膜层、第四膜层、第五膜层、第六膜层，所述的第一、三、五膜层为Tio₂薄膜，所述的第二、四、六膜层为Sio₂薄膜。

作为优选的，所述的基层为玻璃基层。

包含上述结构的一种相变型二氧化钒薄膜，其制备方法包括下列步骤：

（1）对基层表面进行清洗；

（2）在基层上沉积一层二氧化钒纳米薄膜层；