[发明专利]一种仿天牛多级结构的二氧化钒智能热控器件及其制备方法

权利要求书

1.一种仿天牛多级结构的二氧化钒智能热控器件，其特征在于一种仿天牛多级结构的二氧化钒智能热控器件自下而上依次由半导体基底层、红外高反射金属层、HfO₂介质层、VO₂层和保护层组成；

所述的HfO₂介质层由多个HfO₂微纳结构单元组成，且HfO₂微纳结构单元的形状为底面为正方形的立方体，多个HfO₂微纳结构单元均布设置于红外高反射金属层上层表面；所述的HfO₂微纳结构单元的底面正方形边长为1μm～10μm，高度为400nm～2000nm；相邻HfO₂微纳结构单元之间的距离为0.5μm～5μm；

所述的VO₂层由多个W掺杂的VO₂微纳结构单元组成，且W掺杂的VO₂微纳结构单元的形状为圆锥形，多个W掺杂的VO₂微纳结构单元均布设置于HfO₂介质层上层表面；所述的W掺杂的VO₂微纳结构单元的底面直径为20nm～300nm，高度为50nm～500nm；同一HfO₂微纳结构单元上设置的相邻W掺杂的VO₂微纳结构单元紧密排列；

所述的W掺杂的VO₂微纳结构单元中W占W与V的总原子数的0％～2.5％。

2.根据权利要求1所述的一种仿天牛多级结构的二氧化钒智能热控器件，其特征在于所述的半导体基底层为石英、玻璃或硅；所述的红外高反射金属层为Ag、Ni、Mg、Zn或Al；所述的保护层为Al₂O₃、SiO₂、TiO₂或ZrO₂。

3.根据权利要求1所述的一种仿天牛多级结构的二氧化钒智能热控器件，其特征在于所述的红外高反射金属层厚度为50nm～250nm；所述的HfO₂介质层厚度为400nm～2000nm；所述的VO₂层厚度为50nm～500nm；所述的保护层厚度为50nm～100nm。

4.如权利要求1所述的一种仿天牛多级结构的二氧化钒智能热控器件的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：

一、红外高反射金属层的制备：

利用直流磁控溅射技术，在半导体基底层上沉积红外高反射金属层；

二、介质薄膜制备：

利用直流磁控溅射技术，在红外高反射金属层上制备HfO₂介质薄膜；

三、VO₂薄膜制备：

采用高能脉冲磁控溅射技术，在HfO₂介质薄膜上制备VO₂薄膜；

四、微结构加工：

首先采用等离子刻蚀的方法对VO₂薄膜表面层进行网格状结构刻蚀，然后对HfO₂介质薄膜进行等离子刻蚀，得到HfO₂介质层，在网格状结构刻蚀后的VO₂薄膜表面沉积SiO₂球作为模板，然后利用反应等离子刻蚀技术对网格状结构刻蚀后的VO₂薄膜进行刻蚀，最后去除SiO₂球，得到VO₂层；

五、保护层沉积：

利用高能脉冲磁控溅射沉积保护层，得到一种仿天牛多级结构的二氧化钒智能热控器件。

5.根据权利要求4所述的一种仿天牛多级结构的二氧化钒智能热控器件的制备方法，其特征在于步骤一中所述的半导体基底层为半导体基底利用分析纯的无水乙醇和超纯水作为清洗试剂进行清洗得到。