W掺杂VO 2 /AZO薄膜的制备与性能研究

发布时间：2025-01-01 10:12

　　二氧化钒(VO2)在68℃会发生半导体相-金属相的可逆相变。伴随着相变,VO2的光学、电学和磁学等性质会发生突变。正是由于这一特性,VO2可以应用于智能窗、激光防护、光电开关以及非制冷红外探测器等方面。本文基于智能窗的应用,研究了VO2薄膜的制备及其热致变色性能。首先以金属钒为靶材,采用直流反应磁控溅射法在石英玻璃片上制备了V02薄膜,主要研究了不同氧氩流量比对氧化钒薄膜的物相结构、表面形貌、钒的价态以及光学性能的影响。其次,制备了W掺杂V02薄膜,研究了W掺杂浓度对VO2薄膜晶体结构、表面形貌、元素价态以及热致变色性能的影响。最后,采用射频磁控溅射法在石英玻璃和W掺杂VO2薄膜之间制备了AZO薄膜,研究了AZO膜层对VO2薄膜的物相结构、表面形貌以及光学性能的影响。采用的测试分析方法有:XRD、SEM、XPS以及UV-VIS-NIR。主要结论如下:(1)直流反应磁控溅射法制备了VO2薄膜。随着氧氩流量比的升高,薄膜中钒的价态不断升高,当O2/Ar=4%时,可以制备出纯相的V02薄膜。在此条件下,V02薄膜的可见光积分透射率(Tlum)为48.25%,太阳光透过率调制能力(ATsol)为...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 VO₂的基本性质
        1.2.1 VO₂的晶体结构与特性
        1.2.2 VO₂的相变机理
    1.3 VO₂薄膜的制备方法
        1.3.1 溶胶-凝胶法
        1.3.2 真空蒸镀法
        1.3.3 脉冲激光沉积法
        1.3.4 磁控溅射法
    1.4 VO₂薄膜的应用
        1.4.1 智能窗
        1.4.2 激光防护
        1.4.3 光电开关
        1.4.4 非制冷红外探测器
        1.4.5 光存储材料
    1.5 VO₂薄膜光学性能改性研究
        1.5.1 降低VO₂薄膜相变温度的方法
        1.5.2 提高VO₂薄膜光学性能的方法
    1.6 本论文的研究内容及意义
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 研究内容
第二章 实验与测试
    2.1 实验材料
        2.1.1 靶材的选择
        2.1.2 基片的清洗
    2.2 实验仪器
        2.2.1 超声波清洗器
        2.2.2 磁控溅射设备与工作原理
        2.2.3 石英管式炉
    2.3 实验方法
    2.4 薄膜制备的工艺流程
    2.5 表征方法
        2.5.1 场发射扫描电子显微镜
        2.5.2 X射线衍射仪
        2.5.3 X射线光电子能谱
        2.5.4 紫外-可见-近红外分光光度计
第三章 磁控溅射法制备VO₂薄膜的结构及其光学性能
    3.1 研究背景
    3.2 实验部分
        3.2.1 氧化钒薄膜的制备
        3.2.2 氧化钒薄膜的测试表征
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 O₂/Ar流量比对氧化钒薄膜结构的影响
        3.3.2 O₂/Ar流量比对氧化钒薄膜表面形貌的影响
        3.3.3 O₂/Ar流量比对氧化钒薄膜价态的影响
        3.3.4 VO₂的相变温度和光学性质
    3.4 本章小结
第四章 W掺杂浓度对VO₂薄膜组织与性能的影响
    4.1 研究背景
    4.2 实验部分
        4.2.1 W掺杂VO₂薄膜的制备
        4.2.2 W掺杂VO₂薄膜的测试表征
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 掺杂浓度
        4.3.2 W掺杂对VO₂薄膜结构的影响
        4.3.3 W掺杂对VO₂薄膜表面形貌的影响
        4.3.4 掺杂样品的光学性质和相变温度
    4.4 本章小结
第五章 W掺杂VO₂/AZO复合薄膜的结构及其光学性能
    5.1 研究背景
    5.2 实验部分
        5.2.1 W掺杂VO₂/AZO薄膜的制备
        5.2.2 W掺杂VO₂/AZO薄膜的测试表征
    5.3 实验结果与分析
        5.3.1 溅射功率对AZO薄膜晶体结构的影响
        5.3.2 溅射功率对AZO薄膜表面形貌的影响
        5.3.3 W掺杂VO₂/AZO双层薄膜的晶体结构
        5.3.4 W掺杂VO₂/AZO双层薄膜的表面形貌
        5.3.5 W掺杂VO₂/AZO双层薄膜的光学性能
    5.4 本章小结
第六章 结论
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢



本文编号：4022440