玻璃衬底上ZrO2/VO2/ZrO2和HfO2/VO2/HfO2复合薄膜的制备及光电性能的研究

来源 :河南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liunian2008
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自1959年发现二氧化钒(VO2)的相变性质以来,VO2因其接近室温的相变温度(~68℃)、在近红外区域的出色调制能力以及对环境的自动响应而得到了广泛的研究。然而,较低的可见光透过率(Tlum)和不够理想的太阳能调节效率(ΔTsol)是制约VO2智能窗发展的主要原因。本论文选取Zr O2、Hf O2薄膜作为缓冲层和减反层,利用脉冲激光沉积技术在玻璃衬底上制备了Zr O2/VO2、Hf O2/VO2双层膜以及三明治结构的Zr O2/VO2/Zr O2、Hf O2/VO2/Hf O2复合薄膜,探讨了Zr O2和Hf O2薄膜分别作为缓冲层和减反层的制备工艺参数对VO2薄膜光电性能的影响规律。本文的主要内容如下:首先,本论文研究了Zr O2缓冲层的生长温度对VO2薄膜半导体-金属转变(SMT)性能和光学性能的影响。研究表明,随着衬底温度的增加,Zr O2缓冲层的晶体结构由四方相转变为单斜相;随着Zr O2缓冲层厚度的增加,Zr O2缓冲层的晶体结构可以在单斜相和四方相之间转变。通过控制Zr O2缓冲层的晶体结构和晶粒尺寸,VO2薄膜的Tlum和ΔTsol得到了有效地提高。第二,利用脉冲激光沉积技术在玻璃衬底上制备了Hf O2/VO2双层膜,研究了Hf O2缓冲层的制备温度和厚度对VO2薄膜晶体结构、表面形貌以及光电性能的影响。和Zr O2缓冲层相比,Hf O2可以更为有效地降低VO2薄膜的相变温度。当Hf O2缓冲层的制备温度为200℃时,Hf O2的晶体结构随着其厚度的增加在单斜相和四方相之间转换。通过控制Hf O2缓冲层的生长温度和厚度,VO2薄膜的Tlum和ΔTsol之间的平衡得到了一定程度的优化。最后,为了进一步提高VO2薄膜的Tlum和ΔTsol,我们制备了三明治结构的Zr O2/VO2/Zr O2和Hf O2/VO2/Hf O2复合薄膜。结果表明,Zr O2和Hf O2减反层的引入极大地提高VO2薄膜的Tlum和ΔTsol。其中,Zr O2(125 nm)/VO2(60 nm)/Zr O2(100nm)复合薄膜的Tlum和ΔTsol分别高达55.8%和10.2%,Hf O2(50 nm)/VO2(60nm)/Hf O2(160 nm)复合薄膜的Tlum和ΔTsol分别高达42.2%和13.3%,实现了VO2薄膜的Tlum和ΔTsol之间的良好平衡。
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