[发明专利]VO2

说明书

本发明属于纳米薄膜材料技术领域，具体涉及一种具有较高红外调制效率的VO₂/ZnO双层薄膜及其制备方法。所述制备方法包括：将二水合乙酸锌和乙醇胺加入到甲醇中配置氧化锌溶胶；使用氧化锌溶胶在基板上进行提拉法镀膜，通过热处理，得到氧化锌薄膜；将五氧化二钒粉体在氨气气氛下进行还原退火处理；所得的粉体与PVP和乙醇混合球磨后制成悬浮液；悬浮液均匀滴在氧化锌薄膜上旋涂法镀膜，VO₂/ZnO双层薄膜。本发明所用原料成本低，制备工艺相对简单，适合于大面积工业生产，制备得到的VO₂/ZnO双层薄膜具有较高的太阳光调制效率。

技术领域

本发明属于纳米薄膜材料技术领域，具体涉及一种具有较高红外调制效率的VO₂/ZnO 双层薄膜及其制备方法。

背景技术

二氧化钒块体是一种具有极高应用前景的热致变色材料，当温度低于68℃时，块体二氧化钒呈单斜晶系结构，温度高于68℃时，呈四方晶系。也就是说经过68℃时，二氧化钒晶体发生了相变。由于晶系结构的变化，二氧化钒的光电性能发生了很大的变化，而且这种变化可逆。二氧化钒可逆相变的特性以及相变前后光电性能发生较大的变化使得二氧化钒在光电转换材料、光存储、激光保护和视窗太阳能控制方面有广泛的应用前景。随着温度的升高，透过率会逐渐降低，但降低幅度很小，当温度升高到72℃后透过率迅速减小。当温度降低时，透过率又会随温度的降低而慢慢增大，当温度降低到63℃后，透过率急剧增大，到56℃时恢复到升温以前的值，完成一个循环。

目前二氧化钒作为智能窗薄膜主要存在的问题有：相变温度高于室温(68℃)；对太阳光调制能力有限(＜10％)；相变前后太阳光透过率差小。

氧化锌(ZnO)是一种传统的金属氧化物半导体材料，具有独特的的光电、热电、压电等性能，它具有带隙宽、激子束缚能高、抗辐射能力强、热稳定性好、制备方法简单多样、制备原料丰富廉价、绿色环保等诸多优点。氧化锌薄膜是一种可见光透射率高的理想透明导电薄膜，其电阻率低至10^-4Ω·cm，在各领域如太阳能电池、紫外光探等有着良好的应用前景；另一方面，氧化锌还用于制备气体传感器，在气体传感器上的应用则具有相当大的前景；同时，氧化锌还是制备压力及加速度传感器的优良材料。由于氧化锌薄膜制作工艺与集成电路工艺相容，可与硅等多种半导体器件实现集成化，因而备受人们重视。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种具有较高红外调制效率的VO₂/ZnO双层薄膜及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有较高红外调制效率的VO₂/ZnO双层薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备氧化锌溶胶：将二水合乙酸锌加入到甲醇中，搅拌一段时间后加入乙醇胺，继续搅拌直至溶液澄清，得到氧化锌溶胶；

(2)制备氧化锌薄膜：将基板浸泡在步骤(1)所得氧化锌溶胶中，采用提拉法镀膜，并在加热板上加热防止膜的收缩，重复上述步骤，制得一定厚度的氧化锌前驱体薄膜，然后将氧化锌前驱体薄膜放入管式炉中进行热处理，得到氧化锌薄膜；

(3)制备VO₂粉体：称取适量的五氧化二钒粉体和碳酸氢铵置于坩埚中，将坩埚在真空炉中真空退火得到VO₂粉体，然后将VO₂粉体与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、乙醇混合后球磨，再将所得混合液离心，取悬浮液干燥得到粉体；

(4)将步骤(3)所得粉体与无水乙醇混合均匀制得镀膜液，均匀滴在ZnO薄膜上旋涂法镀膜，并烘干得到VO₂/ZnO双层薄膜。

上述方案中，步骤(1)所述二水合乙酸锌与乙醇胺的质量体积比为5.4876g:1.5～2.0mL，所述搅拌的时间为10～20h。