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不同衬底上VO2薄膜的微观结构和光学性能研究

颜家振 , 黄婉霞 , 张月 , 刘小杰 , 涂铭旌

稀有金属材料与工程

以云母(001)晶面和玻璃片为衬底,采用溶胶-凝胶法在其表面制VO2薄膜.利用XRD,AFM,FTIR等手段分析了不同衬底上薄膜的微观结构和光学性能.结果表明,云母表面VO22薄膜常温下呈单一的(011)取向,而玻璃表面VO2薄膜呈现(100)和(011)2种取向,单一(011)晶体取向的OV2薄膜表现出更好的光学开关性能.还分析了VO2薄膜的晶体取向对其光学性能的影响.

关键词: 云母衬底 , VO2薄膜 , 热致相变 , 结晶取向

掺Mo纳米VO2粉体的相变特性研究

黄维刚 , 林华 , 范樵乔 , 涂铭旌

稀有金属材料与工程

采用一种制备掺杂纳米VO2粉体的新方法获得掺Mo纳米VO2粉体.用XRD,TEM,XPS手段对掺杂纳米VO2的结构进行了表征,并研究了掺杂VO2的相变特性.结果表明,所制备的纳米VO2的尺寸约为26 nm,形貌呈近球形.掺入的Mo以Mo+6的形式存在于VO2的晶格中,形成V1-xMoxO2固溶体.掺杂纳米VO2粉体的电阻随温度的变化具有明显的开关特性.随掺入Mo含量的增加,VO2的相变温度呈线性下降,在6%MoO3的掺入量时,相变温度降为45℃.

关键词: 纳米材料 , 二氧化钒 , 热致相变 , 掺杂

超细VO2粉末的制备及其可逆相变的原位表征

张少鸿 , 付娟 , 苏秋成 , 付春红 , 李新军

稀有金属

采用氧化还原法,在N2保护气氛中,通过程序控温,用草酸还原V2O5制备VO2超细粉末,重点考察原料配比对还原产物物相纯度的影响.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)及X射线能量色散谱仪(EDS)分析产物的相组成和微观形貌,通过同步热分析(STA)和原位XRD研究VO2粉体的热致可逆相变特性.结果表明:V2O5和草酸以1:1.2~1.4的摩尔比混合,可制得较纯的单斜晶系VO2超细粉末,颗粒呈近球形,平均晶粒度约为50 nm.低温为M相(单斜晶系,P21/c),升温时可转化为R相(正方晶系,P42/mnm),升温相变点为68.1℃,降温相变点为60.2℃,滞后7.9℃.具有良好的热致可逆循环相变稳定性,M/R相多次循环转换的DSC热滞回线呈现很好的重现性.

关键词: 二氧化钒 , 氧化还原 , 热致相变 , X射线衍射 , 同步热分析 , 热滞回线

退火升温速率对VO2薄膜相变性能的影响

何鹏 , 颜家振 , 黄婉霞 , 张月 , 罗蓉蓉 , 蔡靖涵

稀有金属材料与工程

采用溶胶-凝胶法在云母(001)衬底表面制备氧化钒薄膜,然后通过高温退火获得VO2多晶膜.利用SEM、FTIR等手段,分析不同退火升温速率条件下所制备薄膜的微观形貌、光学性能和热致相变特性.结果表明:在退火升温速率为8 ℃/min时,所制备的VO2薄膜具有最优异的热致相变特性,相变温度为65 ℃,滞后温宽为10 ℃.

关键词: 升温速率 , VO2薄膜 , 热致相变 , 光学性能

Sn掺杂Ge-Sb-Te相变薄膜的晶化特性

顾四朋 , 侯立松 , 赵启涛

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2004.02.013

用磁控溅射法制备了掺杂Sn的Ge2Sb2Te5相变材料薄膜,研究了Sn含量对结晶性能的影响.薄膜的X射线衍射(XRD)表明,热处理使薄膜发生了从非晶态到晶态的相变,并出现Sn-Te相.通过示差扫描量热(DSC)实验测出在不同加热速率下非晶态薄膜粉末的结晶峰温度,计算了材料的结晶活化能.根据结晶动力学分析和结晶活化能数据,掺杂Sn后的Ge-Sb-Te具有更高的结晶速率,用于光存储时将具有更高的擦除速度.

关键词: 无机非金属材料 , Ge2Sb2Te5 , Sn掺杂 , 热致相变 , 结晶活化能

TiO2中间层对基于溶胶-凝胶法制备的VO2薄膜光学特性的影响

张玉波 , 黄婉霞 , 宋林伟 , 颜家振 , 施奇武 , 张阳

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.12409

为了提高VO2薄膜的热致相变性能,采用复合结构与掺杂相结合的方法,首先通过溶胶-凝胶法在云母基底上制备锐钛型TiO2薄膜,再在光致亲水性处理的TiO2/云母基底上涂覆V2O5以及掺钨V2O5水溶胶,然后经热处理获得VO2/TiO2及VxW1-xO2/TiO2复合薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)研究薄膜的物相、表面形貌以及热致相变特性.结果表明,VO2/TiO2复合薄膜晶体生长为(011)面择优取向;VxW1-xO2/TiO2复合薄膜产生多种取向.TiO2中间层有助于使VO2薄膜生长致密,相变温度降低,更使VxW1-xO2/TiO2复合薄膜滞后温宽降至约4℃.

关键词: 氧化钒薄膜 , 复合薄膜 , 溶胶-凝胶法 , 光致亲水 , 热致相变

价态和结构对VO2薄膜热致相变光电性能的影响

卢勇 , 林理彬 , 邹萍 , 何捷 , 王鹏

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2001.02.015

本文通过合理控制真空还原时间和真空还原温度,利用真空还原V2O5的方法制备出具有优良热致相变性能的VO2薄膜;通过研究不同真空还原时间及真空退火温度对VO2薄膜结构和热致相变过程中光电性能的影响,得到最佳真空还原参数;制备的薄膜高/低温电阻变化最大达3个数量级,900nm波长光透过率在相变前后改变了40%左右,光学特性相变响应参数较大,热致相变性能优良。利用XPS、XRD对不同条件制备薄膜的化学状态和结晶状态进行了研究,结果表明较低温度退火有利于V5+离子的还原,而升高退火温度可改善结晶状态,退火时间对VO2中结晶状况和V离子价态有显著影响。讨论了离子价态和样品结晶状态对VO2薄膜热相变过程中热滞回线的宽度、相变温度点的影响。

关键词: VO2薄膜 , 热致相变 , 光电性能

相变光透射特性具有窗口结构的VO2薄膜

卢勇 , 林理彬 , 廖志君 , 何捷

功能材料

利用无机溶胶凝胶法制备出具有优良热致相变光学特性的VO2薄膜,通过改变制备过程中的条件,发现在一定的制备参数下,可得到光透射特性具有窗口形状的热致相变薄膜,该类薄膜相变前后在600~850nm范围出现显著透光度窗口状变化现象.利用xRD、XPS对相变光学特性具有窗口结构的薄膜和具有典型相变特性的薄膜进行对比分析,结果显示利用无机溶胶-凝胶法得到的薄膜表面没有衬底离子出现,衬底扩散离子主要存在于薄膜和衬底界面之间.通过对引起相变过程中光透射窗口状变化的原因进行讨论,得到薄膜在相变过程中出现透射光谱窗口状的变化是来源于V3+和衬底扩散离子Na+的共同作用.

关键词: 热致相变 , 光学性质 , VO2薄膜

脉冲激光辐射下VO2薄膜的光限幅性能

田野 , 罗飞 , 刘大博 , 祁洪飞 , 陈冬生 , 罗炳威 , 周海涛 , 麦克瓦尔·里兹柯夫

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000211

采用反应溅射和后续退火工艺,在石英衬底上制备具有热致相变特性的VO2薄膜,并对薄膜的光学性能进行表征.研究发现:在弱光辐射下,随着温度的改变,薄膜的透射率在可见及近红外光区会发生显著变化,具有良好的相变光开关特性;在强光辐射下,制备的VO2薄膜同样具有良好的红外光调制深度;当脉冲激光波长为1064 nm时,随着脉冲能量的逐渐增强,薄膜的表面反射率逐渐降低,光限幅性能呈现出先升高再降低的趋势,其透射率最低可降至7%,薄膜的脉冲激光损伤阈值约为50 mJ/cm2.

关键词: VO2 , 热致相变 , 激光防护

Sn掺杂Ge--Sb--Te相变薄膜的晶化特性

顾四朋 , 侯立松 , 赵启涛

材料研究学报

用磁控溅射法制备了掺杂Sn的Ge2Sb2Te5相变材料薄膜,研究了Sn含量对结晶性能的影响. 薄膜的X射线衍射(XRD)表明,热处理使薄膜发生了从非晶态到晶态的相变, 并出现Sn-Te相.通过示差扫描量热(DSC)实验测出在不同加热速率下非晶态薄膜粉末的结晶峰温度,计算了材料的结晶活化能. 根据结晶动力学分析和结晶活化能数据,掺杂Sn后的Ge-Sb-Te具有更高的结晶速率,用于光存储时将具有更高的擦除速度.

关键词: 无机非金属材料 , Ge2Sb2Te5 , Sn-doping , thermal phase-change

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