[发明专利]一种二氧化钒薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二氧化钒薄膜及其制备方法，涉及薄膜制备技术领域。制备方法包括：在预设真空腔体内向预设基底上溅射第一层二氧化钒，所述第一层二氧化钒的厚度为1～20nm，所述预设基底采用与二氧化钒的晶格常数的差值小于预设值的材料制成；采用第一预设条件进行第一次退火以使所述第一层二氧化钒结晶；在所述第一层二氧化钒上溅射第二层二氧化钒，所述第一层二氧化钒和所述第二层二氧化钒共同构成所述二氧化钒薄膜；采用第二预设条件进行第二次退火以使所述第二层二氧化钒结晶，得到所述二氧化钒薄膜。本发明能够得到高纯的、性能优异的VOsubgt;2/subgt;薄膜。

技术领域

本发明涉及薄膜制备技术领域，特别是涉及一种二氧化钒薄膜及其制备方法。

背景技术

二氧化钒(VO₂)薄膜材料可在特定温度时发生由低温半导体态向高温金属态的可逆相变，相变过程中晶体结构发生由单斜结构到四方金红石结构的变化。VO₂从半导体相到金属相转变的临界温度较低，当温度为68℃以下时，VO₂具有半导体的性质，当温度为68℃以上时，VO₂具有金属的性质。基于其独特的优势，VO₂在光学特性、电学特性和磁学特性等方面发生巨大变化，并因其具有良好的热致变色性能而引起了智能涂层应用领域的极大关注。VO₂的热致变色性能与物相组成和微观结构密切相关，这在很大程度上取决于薄膜的合成方法和生长控制过程。

VO₂薄膜可通过物理气相沉积法(PVD)制备，例如磁控溅射，它的优势明显，制备的VO₂薄膜厚度易于控制，且成膜附着力比较高。另外，VO₂还可通过聚合物辅助沉积、水热法、电化学方法、化学气相沉积和溶胶-凝胶法等方法合成。

上述方法一般都是直接在玻璃、硅或二氧化硅的衬底上一步制备VO₂薄膜，但异质半导体膜外延生长时，由于两种材料晶格常数不同会引起错配应变，这不仅会导致薄膜生长方式(二维层状生长、三维岛状生长)受到很大影响，而且还会在界面上引起错配位错，另外，从衬底延伸到薄膜中的穿过位错等晶体缺陷也会在薄膜中引起新的晶体缺陷，导致VO₂薄膜的性能显著降低。

发明内容

针对上述背景技术提出的技术问题，本发明提供了一种二氧化钒薄膜及其制备方法。

本发明提供了如下方案：

第一方面，提供一种二氧化钒薄膜的制备方法，包括：

在预设真空腔体内向预设基底上溅射第一层二氧化钒，所述第一层二氧化钒的厚度为1～20nm，所述预设基底采用与二氧化钒的晶格常数的差值小于预设值的材料制成；

采用第一预设条件进行第一次退火以使所述第一层二氧化钒结晶；

在所述第一层二氧化钒上溅射第二层二氧化钒，所述第一层二氧化钒和所述第二层二氧化钒共同构成所述二氧化钒薄膜；

采用第二预设条件进行第二次退火以使所述第二层二氧化钒结晶，得到所述二氧化钒薄膜。

可选地，所述采用第一预设条件进行第一次退火包括：

将所述预设基底的温度升高至第一预设温度，并向所述预设真空腔体内充入预设流量的二氧化硫气体。

可选地，所述第一预设温度为300～400℃。

可选地，所述预设流量为1～5sccm/min。

可选地，所述预设基底采用三氧化二铝或氮化硅或二氧化硅或硅制成。

可选地，所述在预设真空腔体内向预设基底上溅射第一层二氧化钒包括：