[发明专利]一种氧化钒单晶薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种氧化钒单晶薄膜的制备方法，包括以下步骤：A)磁控溅射的准备工作；B)对样品台进行加热，再通入氧气和氩气，调节真空腔的压力；C)采用射频电源对金属钒靶起辉以产生等离子体，预溅射后进行正式溅射；D)溅射结束后依次关闭射频电源、氧气、挡板阀、分子泵和机械泵，再进行退火处理，得到氧化钒单晶薄膜。本发明可精准可控制备、大尺寸、高质量的各种晶相的氧化钒单晶薄膜。本发明极大的简化了可控制备高质量大面积氧化钒单晶薄的工艺，大幅降低了制备成本，为氧化钒薄膜在光电探测、相变存储、激光防护等领域的应用打破了产业瓶颈。

技术领域

本发明涉及氧化钒制备技术领域，尤其涉及一种氧化钒单晶薄膜的制备方法。

背景技术

钒氧化物是一类极其复杂的过渡金属氧化物，这主要是由于钒的价态变化多端，且钒氧化物的结构的性能对氧元素极为敏感。钒氧化物可以分为两种类型，即V_nO_2n+1(Wadsley相)和V_nO_2n-1(Magnéli相)；Wadsley相具有层状特征，如VO₃、V₂O₅、V₃O₇、V₄O₉、V₆O₁₃等(n＝1～6)，这些相通常是V⁴⁺和V⁵⁺的混合价态，这些化合物允许可逆的离子插层，因此它们适合于电化学能量转换和储存，Magnéli相的钒氧化物几乎都存在金属-绝缘体转变(MIT)的特点，同时还伴随着结构相变，大多数都保持着化学计量比不变的可逆相变，形成了丰富的钒氧化物相变家族。

在众多的钒氧化物中最引人注目的是VO₂，它属于Magnéli相家族V_nO_2n-1(当n＝∞时)的成员，其同质异形体至少有五种：四方晶系的R相、M2相和A相，单斜晶系的B相和M1相等；其中VO₂(R，M1)在钒氧化物中是最为典型的相变材料。高于临界转变温度(T_c＝340K，块材VO₂的本征转变温度)时，VO₂是四方金红石相呈现金属态，小于临界转变温度时VO₂是低温单斜绝缘相，这两个相之间发生结构转变的同时伴随着4～5量级的电阻率变化，红外透过率也同样发生陡变，高温下的四方金红石相VO₂对红外光具有极好的截止性能，因而在低功耗场效应管、光电器件、智能节能窗等方面具有很大的应用潜力。VO₂(B)相是众多的亚稳相之一，其结构特点是层状结构，通常用于Li离子电池的阴极中，同时VO₂(B)具有高温度电阻系数可用于辐射热计中的红外吸收层。V₂O₃同样具有陡峭的MIT，其电阻率变化量级甚至能到10个，但是临界转变温度在低温(T_c＝168K)，目前对于V₂O₃的研究也开始引起了学术界的兴趣。