[发明专利]一种VOx/M/VOx“三明治”结构薄膜制备VO2的方法及其应用

摘要

本发明提供一种VO_x/M/VO_x三明治结构薄膜制备VO₂的方法。可制备得到非制冷焦平面红外探测器用的高性能B相结构VO₂薄膜和智能窗用的M相VO₂薄膜。随着中间金属层溅射时间的增长，薄膜展现了B相到M相的相变，室温和80℃红外区域透过率的差值达到30%以上，并且TCR(负电阻温度系数)从-2%/K增加到了-5%/K,室温方块电阻从70kΩ/□减小到了10kΩ/□。制备的薄膜的性能可以满足非制冷焦平面和智能窗等不同领域的应用。

主权项

一种VO_x/M/VO_x三明治结构薄膜的制备方法，其特征在于具有如下的制备过程和步骤：a.首先用磁控溅射法在衬底上沉积三层薄膜：底层VO_X：金属靶V反应沉积或V₂O₅陶瓷靶无氧分压直接沉积；厚度为50 nm～100 nm；磁控溅射法的工作压力为0.5 Pa～1 Pa；沉积时间为5 min～20 min；直流溅射功率为50 W～200 W，优选100 W；射频溅射的功率为100 W～300 W，优选200 W；中间金属层M：中间金属为V,或高价金属阳离子W；沉积厚度为2 nm ~5 nm；上层VO_X：金属靶V反应沉积或V₂O₅陶瓷靶无氧分压直接沉积；厚度为50 nm～100 nm；磁控溅射法的工作压力为0.5 Pa～1 Pa，沉积时间为5 min～20 min；直流溅射功率为50 W～200 W，优选100 W；射频溅射的功率为100 W～300 W，优选200 W；所述的衬底为石英或单晶硅；所述的VO_x/M/VO_x三明治结构薄膜的厚度为100 nm～200 nm，优选100 nm~150 nm；b.薄膜的退火：薄膜需经过管式炉退火，退火温度为200 ℃～500 ℃，保温时间为10 min~120 min；先利用机械泵抽取本底真空至1 Pa左右，停止抽真空，通氩气再升温至所需温度，保温一定时间后停止加热，自然冷却；最终得到VO₂薄膜。