[发明专利]一种钨掺杂二氧化钒薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种钨掺杂二氧化钒薄膜及其制备方法和应用，该钨掺杂二氧化钒薄膜的膜厚为20～40nm，相变温度为25～45℃，可见光透过率为50～60％。本发明的钨掺杂二氧化钒薄膜相变温度低，能在人类生活最适宜的温度下发生相转变，满足智能玻璃窗的需求；本发明的制备方法采用金属钒靶和钨靶同时混合溅射，溅射时间短，简单易操作，后续退火时不需要加入其他气体，便于大规模生产。

技术领域

本发明涉及薄膜材料技术领域，具体涉及一种钨掺杂二氧化钒薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着人类社会的发展，我们将面临许多的困难和挑战，而气候变化会是我们在不久的将来要克服的主要挑战之一。在过去的40年里，全球平均气温迅速上升，导致人们对能源利用效率更加关注。为减少能源消耗，可通过使用智能窗提高建筑能源利用效率。智能窗是通过在玻璃表面加镀具有热致变色性能的薄膜材料的窗户，该具有热致变色性能的薄膜材料可根据不同季节温度的变化，对室内进行光热调控、达到冬暖夏凉的效果，从而减少能源消耗，其操作简单、成本相对较低。

近年来，二氧化钒作为一种热致变色材料已被广泛的研究，其热致变色的机理在于二氧化钒发生相变，从而改变其光学性质。具体地，当温度增加超过转变温度时，单斜结构变成四方金红石结构，禁带变成导带呈金属特性，对近中红外波段(400～4000cm^-1)透过率发生明显的改变，对可见和红外的波段的电磁波的吸收和反射增强，透过率降低；低于转变温度时，由于单斜结构存在0.7eV宽度的禁带，对可见光、红外波段都具有非常高透过率。因此，二氧化钒薄膜涂层能起到调节太阳光透过率的作用。

各国的研究机构依旧孜孜不倦的在二氧化钒智能窗产业化的方向上努力，但是收效甚微，主要原因在于，纯的二氧化钒薄膜相变温度过高(68℃)，需要将薄膜的相变温度降至人类生活最适宜的温度(25℃)附近，才能保证环境温度高于该温度时，应用在汽车、玻璃以及建筑材料上的二氧化钒薄膜发生相变、有效调节太阳辐射。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种钨掺杂二氧化钒薄膜及其制备方法和应用，解决现有技术中纯的二氧化钒薄膜相变温度过高，不利于在人类生活最适宜的温度下发生相转变的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的第一方面提供了一种钨掺杂二氧化钒薄膜，该钨掺杂二氧化钒薄膜的膜厚为20～40nm，相变温度为25～45℃，可见光透过率为50～60％。

本发明的第二方面提供了一种钨掺杂二氧化钒薄膜的制备方法，包括以下步骤：

采用双靶磁控溅射在基底表面形成钨掺杂钒薄膜；

将钨掺杂钒薄膜进行退火处理，得到钨掺杂二氧化钒薄膜。

本发明第二解决方案提供的钨掺杂二氧化钒薄膜的制备方法用于制备本发明第一方面提供的钨掺杂二氧化钒薄膜。

本发明的第三方面提供了一种钨掺杂二氧化钒薄膜在智能窗玻璃方面的应用，采用本发明第一解决方案中提供的钨掺杂二氧化钒薄膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的钨掺杂二氧化钒薄膜相变温度低，能在人类生活最适宜的温度下发生相转变，满足智能玻璃窗的需求；

本发明的制备方法采用金属钒靶和钨靶同时混合溅射，溅射时间短，简单易操作，后续退火时不需要加入其他气体，便于大规模生产。

附图说明

图1是本发明提供的钨掺杂二氧化钒薄膜的制备方法的工艺流程图；

图2是实施例1所得钨掺杂二氧化钒薄膜的XRD图；

图3是实施例1所得钨掺杂二氧化钒薄膜的XPS图；

图4是实施例1所得钨掺杂二氧化钒薄膜的断面SEM图；