[发明专利]一种铒单掺二氧化钒多晶薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀土掺杂二氧化钒薄膜的制备方法。

背景技术

不断寻求性能更出色的新材料，是人们不断追求的目标。随着时代的进步信息技术的不断发展，对于很多上转换发光材料而言，人们不仅希望稀土掺杂使其具有良好的上转换发光性，而且还希望其兼具基质本身良好的功能性，因为对于具有这些性能的材料，其在未来光电信息领域的应用前景将是不可限量的。VO₂因为其在68℃左右会发生金属-半导体相之间的一级可逆相变，同时伴随着高温四方结构与低温单斜之间结构转变，且与钒的其他氧化物相比，VO₂的相变温度更接近室温，且相变时电阻变化达5个数量级，近红外透过率也发生巨大变化，另外可以掺杂来调节相变温度，使其能够满足实际应用。上转换发光材料，即基质材料，一般不能受到激发而发光，但是它能为激活离子提供合适的晶体场，使其产生特定的发射。对于好的基质材料，人们不仅希望其具有高的上转换发光效率，而且还希望其具有较高的稳定性。目前，研究较为普遍和广泛的基质材料主要有卤化物体系、硫化物体系和氧化物体系三大类。研究发现，他们仅仅具有发光性能，没有其他功能性质。开发出新材料，不仅具有上转换发光而且具有其他的功能特性，进而丰富上转化发光的应用，进而产生新的功能光电器件。

发明内容

本发明的目的是要解决现有基质材料仅仅具有发光性能，不具有其他功能特性的问题，而提供一种铒单掺二氧化钒多晶薄膜的制备方法。

一种铒单掺二氧化钒多晶薄膜的制备方法是按以下步骤完成的：

一、制备Er₂O₃圆形陶瓷片：将三氧化铒粉体进行压片，得到直径为4.9mm，厚度为2mm的Er₂O₃圆形陶瓷片；

二、射频反应溅射：将直径为4.9mm，厚度为2mm的Er₂O₃圆形陶瓷片固定在直径为49mm，厚度为5mm的五氧化钒圆形陶瓷片的中心；以Er₂O₃圆形陶瓷片和五氧化钒圆形陶瓷片作为复合靶材，以玻璃基片作为基片，预抽真空度至6.0×10^-4Pa～1.0×10^-3Pa，再通入氩气和氧气，再在溅射真空度0.8Pa～3Pa、溅射温度为350℃～500℃、偏压为100V～200V和溅射功率为80W～140W的条件下溅射30min～180min，得到铒单掺的五氧化钒薄膜；

步骤二中所述的氩气与氧气的体积比为(0.2～2):100；

三、热处理：将步骤二中得到的铒单掺的五氧化钒薄膜放入管式炉中，再在氮气气氛下，以4℃/min～8℃/min的升温速率将管式炉从室温升温至250℃～550℃，再在温度为250℃～550℃下热处理2h～6h，得到铒单掺二氧化钒多晶薄膜；

步骤三得到铒单掺二氧化钒多晶薄膜的厚度为200nm～250nm。

本发明的原理：

本发明利用溅射法和热处理工艺，获得具有明显相变特性及单色绿光发射的铒掺杂二氧化钒薄膜。

本发明的优点：

一、本发明制备出铒单掺二氧化钒多晶薄膜具有明显的单色绿光发射同时具有明显的金属绝缘相变特性，制备出具有丰富功能的上转换发光材料；

二、本发明制备的铒单掺二氧化钒多晶薄膜具有明显的绿光发射；因此本发明制备的铒单掺二氧化钒多晶薄膜可以成为新的单色绿光上转化发光材料；

三、本发明制备的铒单掺二氧化钒多晶薄膜与VO₂薄膜相比，同时相变特性和上转换发光性。

本发明可获得一种铒单掺二氧化钒多晶薄膜的制备方法。

附图说明

图1为XRD图，图1中1为对比试验步骤二得到的纯VO₂薄膜的XRD曲线，2为实施例一制备的铒单掺二氧化钒多晶薄膜的XRD曲线；

图2为上转换谱图，图2中1为对比试验步骤二得到的纯VO₂薄膜的上转换曲线；2为实施例一制备的铒单掺二氧化钒多晶薄膜的上转换曲线；

图3为对比试验步骤二得到的纯VO₂薄膜方块电阻随温度的变化曲线，图3中1为升温时对比试验步骤二得到的纯VO₂薄膜方块电阻随温度的变化曲线，2为降温时对比试验步骤二得到的纯VO₂薄膜方块电阻随温度的变化曲线；