二氧化钒薄膜的制备及光学性质研究

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1、毕业设计（论文）课题名称：二氧化钒薄膜的制备及　　　光学性质研究　　　学院：　　　理学院　　　专业：　应用物理（光电信息技术）　姓名：林延新学号：　　040120116　　　　　指导教师：　徐晓峰　　　　　　　2008年5月10日[摘要]VO2是一种典型的热致相变化合物。随温度的升高，在相变温度T=68℃附近VO2发生从高温金属相到低温半导体相的转变，而且它的物理性能也随之发生突变，如电阻(率)发生4~5个数量级的突变，同时还伴随着磁化率、光学折射率、透射率和反射率的突变，具有红外屏蔽功能。重要的是可以通过掺杂来改变它的相变温度。

2、因此，VO2具有较大的应用潜力。能够根据环境温度的变化而改变太阳红外辐射能量的窗户称之为智能窗或者灵巧窗。利用智能窗可以按照需要调节进入室内的能量，它能根据室内温度自动调节对太阳光能的透过率。在冬天，当室内温度低时，红外光进入室内，提高室内温度；在夏天室内温度高时，智能窗自动降低红外光的透过率，阻止室内温度升高，起到冬暖夏凉的作用。在智能窗发展过程中，热致相变二氧化钒薄膜由于其具有独特的变色性能而受到人们越来越多的关注。所以各发达国家对该领域的研究工作十分重视。本文着重地研究了在石英玻璃基底上制备二氧化钒薄膜的工艺，并对薄膜电学特

3、性和光学性能进行了测试和分析。本文研究重点有三个部分：第一，通过直流磁控溅射和高温热处理技术在石英玻璃基底上制备出二氧化钒薄膜。第二，运用四探针测试仪和X射线衍射(XRD)分析了薄膜的电阻和薄膜的相结构组成等电学性能。薄膜的电学性能测试表明其相变温度已经靠近理论值68度，XRD显示这种薄膜含有纳米量级的VO2颗粒。第三，用实验器材测试VO2薄膜的光学透过率并进行适当分析。[关键词]热致相变化合物；VO2薄膜；相变；离子束溅射；智能窗；四探针ABSTRACTV02isatypicalthermochromiccompound,the

4、phasetransitiontemperatureis68℃.Withtheincreaseoftemperature,ithasmetal-to-semiconductortransitionat68C,anditsphysicalpropertieschange,too.Forexample,electricalresistancehas4-5magnitudeabruptchanges,accompaniedbyabruptchangesinmagneticsusceptibility,opticalindexofrefr

5、actiontransmissivity,andreflectivityandithasinfraredscreenfunction.Theimportanceisthatitsphasetransitiontemperaturecanbechangedbydoping.Therefore,V02hasgreatapplicationpotentials.Thewindowswhichcanchangeinfraredradiantenergyofsunwithtemperatureofenvironmentiscalledasi

6、ntelligencewindowsorsmartwindows.Itcanadjusttheenergythatcomeintotheroombyautomaticallychangingthetransmittancetoenergyofsun.Inwinter,radiantraycomeintotheroomtoincreasethetemperature;insummer,smartwindowsautomaticallychangethetransmittanceofradiantraytodecreasethetem

7、perature.Inthedevelopmentofsmartwindows,thermochromicVO2thinfilmshavebeenpayedmuchattentiontoduetotheirspecialproperties.Sodevelopedcountriesattachmoreimportancetothisfield.Thethesisconcentratesonpreparationofthermal-sensitivenanocrystallinevanadiumoxidethinfilmsontot

8、heglasssubstrateandtestsonthem,introducesamethodtoimprovetheopticalperformanceintheend.Thethesisfocusesonthreeparts:Firstly,