[发明专利]一种通过金纳米颗粒调控二氧化钒透射光谱的方法

说明书

本发明公开了一种通过金纳米颗粒调控二氧化钒透射光谱的方法，该种复合薄膜主要是由VO₂/Au/VO₂三明治结构组成，首先是通过磁控溅射的方法在蓝宝石沉底上沉积一层金属钒薄膜，然后利用小型溅射仪沉积金纳米颗粒，随后再次沉积一层金属钒薄膜，最后将其放入快速热退火设备中进行退火，形成VO₂/Au/VO₂三明治结构，与平面薄膜相比，该种薄膜可有效调节二氧化钒薄膜透射光谱，进而达到改善二氧化钒自身颜色缺陷的目的，使其在智能窗领域的应用更加广泛。

技术领域

本发明涉及一种通过贵金属纳米颗粒调控二氧化钒透射光谱的方法，具体涉及一种通过金纳米颗粒调控二氧化钒透射光谱的方法。

背景技术

二氧化钒是一种具有相变温度为68℃的热滞相变材料，其相变前，对太阳光中的近红外波段具有高透作用，相变后，对太阳光中的近红外波段具有高反作用，这种独特的性质可以使其应用到智能窗领域，因此附着具有二氧化钒薄膜的玻璃，具有根据周围环境自动调节室内温度的能力，进而达到节能减排的目的。

随着建筑行业以及高性能玻璃的不断发展，建筑外墙部分越来越多的由玻璃组成，然而二氧化钒由于其V3d与O2p的禁带宽度为2.5eV，强烈吸收可见光500nm波段以下的光波，使其呈现出不被人们所接受的棕黄色颜色。贵金属局域表面等离子体共振是金属纳米颗粒表面的自由电子在入射光的照射下与光波之间产生的共振现象，因此具有对光的强烈吸收作用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种通过金纳米颗粒调控二氧化钒透射光谱的方法，克服现有技术中二氧化钒薄膜吸收可见光、自身颜色为棕黄色的问题。

本发明的技术方案是：一种通过金纳米颗粒调控二氧化钒透射光谱的方法，包括以下步骤：

(1)蓝宝石沉底的清洗：

将c-0001晶向的蓝宝石衬底放入无水乙醇中超声清洗，然后去离子水洗净备用；

(2)金属钒薄膜的制备：

将步骤(1)中清洗干净的蓝宝石衬底放入对靶超高真空磁控溅射设备中进行金属钒薄膜的制备；

(3)金纳米颗粒的制备：

将步骤(2)中的金属钒薄膜放入小型离子溅射仪中进行金纳米颗粒的制备，金靶材质量纯度为99.99％，溅射压强为5-6Pa，溅射功率为1-3W，溅射时间为10-30s，溅射气体为空气；

(4)金属钒薄膜的制备：

将步骤(3)中VO2/Au放入対靶超高真空磁控溅射设备中，制备金属钒薄膜；

(5)快速热退火形成VO₂/Au/VO₂三明治结构复合薄膜：

将步骤(4)中V/Au/V三明治结构放入快速退火设备中在氧气氛围下退火。

所述步骤(2)和步骤(4)对靶超高真空磁控溅射条件一致：靶材质量纯度为99.99％，本底真空(3.0-5.0)×10^-4Pa，溅射气体为纯度是99.999％的氩气，气体流量为45-50sccm，工作压强为1.5-3Pa，溅射时间为3-15min，溅射功率为50-150W。

所述步骤(5)快速热退火条件为：氧气纯度为99.999％，流量为1-3slpm，退火温度为430-500℃，升温速率为70-100℃/s，保温时间为30-80s，降温时间为100-120s。

本发明的有益效果为：本发明方法通过Au颗粒的嵌套，使VO₂/Au/VO₂复合薄膜的透射光谱在可见光吸收波段具有明显的吸收峰，可有效改善二氧化钒薄膜自身颜色为棕黄色的缺陷，使其在智能窗领域的应用更加广泛。