[发明专利]一种具有激光防护性能的Ag/VO2复合薄膜的制备方法

说明书

本发明属于功能薄膜技术领域，具体涉及一种具有激光防护性能的Ag/VO₂复合薄膜的制备方法。本发明在VO₂多晶薄膜表面涂覆具有表面等离激元共振特性的银纳米线或银纳米颗粒结构层。该工艺可以有效提高薄膜对激光的响应度以及耐激光辐射能力，其制备过程简单可控，不需要昂贵的设备，同时对VO₂薄膜的尺寸、形貌无特殊要求，为VO₂基激光防护薄膜提供了一种高效率、短周期、可工业化实施的新技术。

技术领域

本发明属于功能薄膜技术领域，具体涉及一种具有激光防护性能的Ag/VO₂复合薄膜的制备方法。

背景技术

随着激光干扰与致盲武器的迅速发展，寻找一种适用于激光防护的新型材料，保护军事人员和各种光电探测系统不受打击，已成为亟需解决的重要问题。作为一种热致相变材料，VO₂可以在不同温度下实现在金属-绝缘体之间的可逆转变。伴随相变的发生，材料的光电特性发生突变，从而实现强光照射时具有低透过率，保护探测器不受损伤，弱光照射时具有高透过率，不影响探测器接收信号。同其它激光防护材料相比，VO₂具有防护波段宽，制备成本低，性能稳定等优点，是智能激光防护材料的研究热点，在航空航天领域有着广泛的应用潜力。

目前，研究者已经采用了多种途径合成了VO₂薄膜材料，然而，由于纯净化学计量比的 VO₂薄膜较难制备并且其相变温度较高，严重阻碍了VO₂薄膜的实际应用。目前虽然可以通过优化制备工艺及元素掺杂对其进行调控，但却存在制备周期长，成本高、薄膜的开关特性减弱等很多不利影响。因此，如何制备具有良好激光防护性能的VO₂薄膜成为了一个亟需解决的技术难题。

作为一种贵金属纳米材料，银纳米材料由于具有独特的光学、电学和催化特性，在诸多领域有着广泛的应用价值。尤其银纳米材料具有表面等离子体共振效应，会使其表现出许多奇异的光学性质，比如局域电场增强效应、纳米天线效应、强烈的光散射、光吸收以及光热特性等。目前，银纳米材料已被广泛应用于光伏器件、发光器件、探测器件等光电材料中，可以大幅提高器件的工作效率(M.Rycenga,C.M.Cobley,J.Zeng,W.Y.Li,C.H.Moran,Q.Zhang,D.Qin,and Y.N.Xia,Controlling the Synthesis and Assembly ofSilverNanostructures for Plasmonic Applications, Chem.Rev.,2011,111:3669-3712)。但是，利用表面等离子体共振效应增强激光防护用Ag/VO₂复合薄膜却一直未有报道，其相关技术瓶颈主要在于银纳米结构层的厚度及形貌选择存在困难。具体为一方面，银纳米结构层过厚虽然可以大幅降低VO₂薄膜的激光可透过率并提升薄膜的耐激光损伤阈值，但是却会严重削弱银纳米结构的表面等离子体共振效应，并且降低VO₂薄膜的实际可接收光信号强度。另一方面，银纳米结构层过薄，虽然可以提高银纳米结构自身的表面等离子体共振效应，提升VO₂薄膜可接收的光信号强度，但是却无法降低VO₂薄膜的激光可透过率，同时很难提高薄膜的耐激光损伤阈值。同理，在银纳米结构层的形貌选择上也存在上述技术困难。因此，恰当选择银纳米结构层的厚度及形貌是激光防护用Ag/VO₂复合薄膜的技术难点。

发明内容

为了解决已有的激光防护用VO₂薄膜在制备过程中存在的问题，本发明提供了一种具有激光防护性能的Ag/VO₂复合薄膜的制备工艺。

一种具有激光防护性能的Ag/VO₂复合薄膜的制备工艺，其工艺过程为：

1)以金属钒靶作为溅射源，在氩气条件下在洁净石英衬底上溅射100nm厚的金属钒膜，衬底温度保持在200℃；